EP0932816B1 - Method and device for measuring the course of reflective surfaces - Google Patents

Method and device for measuring the course of reflective surfaces Download PDF

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EP0932816B1
EP0932816B1 EP97913153A EP97913153A EP0932816B1 EP 0932816 B1 EP0932816 B1 EP 0932816B1 EP 97913153 A EP97913153 A EP 97913153A EP 97913153 A EP97913153 A EP 97913153A EP 0932816 B1 EP0932816 B1 EP 0932816B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camera
light
pattern
mirror image
observed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97913153A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0932816A1 (en
Inventor
Ulrich Pingel
Matthias DÜMMLER
Johannes Klaphecke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isra Glass Vision GmbH
Original Assignee
Isra Glass Vision GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Isra Glass Vision GmbH filed Critical Isra Glass Vision GmbH
Publication of EP0932816A1 publication Critical patent/EP0932816A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0932816B1 publication Critical patent/EP0932816B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/255Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/958Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens

Definitions

  • the invention relates to a method according to the generic term of Claim 1.
  • the invention further relates to a device according to the preamble of claim 19.
  • JP-A-61223605 shows an apparatus and a method for Inspect a surface shape using a strip pattern plate a light source is illuminated and the surface of the reflective test object spotlighting. At a drop angle corresponding to the angle of incidence is a camera built up, which takes the captured image to an image processing system emits where it is with one in a processor unit stored pattern of a flat surface is compared. The Recordings are used to assess the flatness of the observed surface, and do not allow quantitative measurement of the surface of objects.
  • DE-A-24 39 988 shows a device and a method for Detection of localized defects on curved surfaces.
  • the Light is projected onto the test object and at one of the projection angle observed various angles using a television camera.
  • the camera observes a section of the image shown, the angle different from laser and camera.
  • a local deformation of the Body part is determined by deviations in the course of the observed line.
  • a first imaging stage is provided in the optical axis of incidence, and the optical failure axis between thin glass plate and line scan camera is a second Illumination level provided.
  • the first mapping level is the line pattern of the line grid sharply towards the front of the glass, while the second Imaging level again a sharp image of the image on the line scan camera causes.
  • the known technique has several shortcomings: On the one hand, the geometric arrangement of the components is complex because the optical axes from the imaging levels very flat onto the thin glass plate arrive. The light coming from the line grating is on the first imaging level depicted on the glass plate; the line grid itself is opposite optical axis inclined so that the distances of the lines differ fail.
  • the line scan camera is very sensitive to stray light, which makes a costly shielding must be provided; this is because the image is sharply imaged on the camera, with the camera under one Angle to the glass surface is arranged, at which the measuring point otherwise is outside the field of view, so that the camera can also be exposed to other light (and whose fluctuations) can be influenced.
  • the imaging conditions must be known and taken into account. Want one is able to carry out a three-dimensional measurement with the known technology this is only possible in such a way that the glass plate is relative to the image section that the Camera is observed, moved, and several measurements in a row occur.
  • US-A-5 110 200 shows a method and an apparatus for Observation or measurement of the human cornea.
  • a video picture a reflection of an illuminated ring is thereby on discontinuities in the Brightness of the image examined for determining the contour of the cornea.
  • this procedure is for moving objects, such as moving objects Bands, unsuitable because if there are a lot of changes at the same time the evaluation fails.
  • the procedure for the evaluation is furthermore of objects that reflect light several times, as is the case for the both surfaces of a glass pane is also not suitable. It can also known methods no deviations in the flatness of a surface determine. Finally, the known method is quite time-consuming, so that it is not suitable for industrial use.
  • DE-A-44 01 541 also shows a method for determining the Surface structure of the cornea.
  • the known method is time consuming and therefore not applicable on an industrial scale. Nor is it for double reflective materials suitable. Nor is it possible to move the Light source to overlay a movement of an object to be measured.
  • This task is performed with the method mentioned at the beginning the characterizing features of claim 1 solved.
  • This task will in the above-mentioned device with the characteristic features of claim 19 solved.
  • the technique according to the invention in particular allows measurement the course of a reflective surface of an object that is made of a partially transparent at least for light of certain wavelengths Material exists that this light on at least one other behind the Surface arranged surface reflects.
  • Such items are for Example glass plates, plastic films, with a transparent coating provided reflective surfaces, laminated car windows, etc.
  • the superimposed reflections of the at least one are preferably two areas separated, so that measurements of a previously unprecedented Precision arise.
  • the optical ones expediently close Axes (planes) between pattern and mirror image on the one hand and between Mirror image and camera on the other hand an angle that is less than 90 °, preferably (very) much smaller.
  • the two optical axes are preferred so arranged that they reflect light like the angle of incidence and angle of reflection Normals of a flat surface have the same angle on both sides of the normal take, so the sum of the included angle. It is possible and preferred if this included angle is very small.
  • the Opening angle between pattern and camera is the angle (at which plan Surface) between those levels in which the line scan camera and the observed mirror image detail on the one hand or the light pattern and the observed section are arranged on the other hand. With a matrix camera the corresponding angles for each line are preferably close together.
  • the latter preferably comprises a parabolic mirror that observed Mirror image regardless of the distance between reflecting surface and always shows the parabolic mirror sharply at one point, in which the camera is arranged.
  • An easy-to-implement pattern shows equidistant, alternating bright and dark streaks of light; but also other geometrically defined ones alternating light-dark sequences are suitable as patterns, e.g. such with Stripes that have more than two different light intensities, checkerboard patterns, checkered pattern.
  • a pattern made from dark is particularly advantageous (light) stripes crossing each other at right angles, which Include light (dark) squares, the edge length of which is the width of the stripes equivalent.
  • the pattern is immediately reflected in the Mirrored surface.
  • Flatness errors i.e. small gradients
  • the change in intensity (or the Course) in the Patoscuro mirror image and thus already the smallest Evaluate changes in the degree of brightness, and for example via a Difference formation with an ideal mirror image
  • the method according to the invention allows the surface course to be extremely rapid and reliably record.
  • the light comes in parallel to the measuring surface.
  • the light-dark sequence of the pattern is reflected in the Surface.
  • the arrangement according to the invention advantageously enables the calculation of the deviations from an ideal picture is not in comparison to perform a captured image of a normal surface, but in relation to the known dimensions of the line grid, whereby the Accuracy of the evaluation is improved.
  • the degree of distortion one Streak of the observed mirror image is measured, and from this its inclination determined to a flat surface, the inclination can be expressed as an angle is.
  • the inclination of the determine the corresponding patch; you string these pieces together (Integration), starting from a point defined (e.g. by a stop) the surface, you also get information about the successive as a result of the inclination of the height increase, the course can "consequences".
  • a very interesting special case of measuring the course of a Surface is the measurement of a flat surface to determine its flatness. This information is required in a large number of processing companies.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are also suitable for this. Basically, the same evaluation can be used; however, a limit value analysis is preferably carried out, in which the Change in the angle of inclination over the route is determined. Then you can too examines an inclined surface for the accuracy of its surface treatment are evaluated without the incline as such being an undesirable inclination becomes. The average helix angle could also be derived from this.
  • the evaluation described above can be used to examine the Smoothness of all "steady" surfaces are used, e.g. also for Examination of the sphericity of a sphere. Minima, maxima and turning points in the differentiations show areas with "non-smooth" or do not plan gradients.
  • the pattern can both be inexpensively arranged in series a light source and a physical grid can be realized as also by means of a matrix of a large number of LEDs.
  • the Light pattern that is used to make a structure of at least two regularly alternately arranged different light intensities is used to make a structure of at least two regularly alternately arranged different light intensities.
  • a line grid of equidistant lines that alternate opaque (light transmission approx. 0%) and transparent (light transmission approx. 100%) uses that from a light source through the transparent line light passing parallel to the reflecting surface with the light passing through the opaque line at the passage through the light grid hindered light one one Sequence of alternating light and dark lines or stripes generated that are reflected in the surface.
  • the translucency to light of a certain wavelength or a wavelength range can be limited.
  • the image results for each pixel (Pixel) in the camera is a measurement that is either observed by a dark Line or an observed bright line of the mirror image or in the transition area between two lines is expressed by a gray value. comparing one measured these values with the values of an ideal mapping (and one assumes a parallel course of the light, which in the first approximation without Loss of accuracy is allowed, making the comparison direct with the Light pattern itself can be done), so you easily get locally definable Deviations from a true-to-scale light pattern.
  • Deviations become the smallest deviations from a flat surface Inclinations can be calculated precisely and in an evaluation unit, for example with Determined with the help of a software routine.
  • An evaluation is advantageously carried out the relative position of the observed light-dark sequence, so that a possible bevels in the arrangement of the otherwise even plan the surface Measurement not affected.
  • the Light grid around a cross grid which essentially looks like a line grid, where, for example, the opaque lines are also perpendicular to the first Line direction. So there is a cross grid that is a quarter is translucent and three-quarters opaque.
  • the one surrounded by opaque rectangles enlarge the translucent surface in such a way that the ratio light / dark approximately is equal to.
  • a surface camera is used to observe the mirror image used, i.e.
  • a matrix camera which is a rectangular, two-dimensional Section of the surface observed, thus enabling a 3D measurement (the deviation in flatness calculated from the measured values (Inclination, ripple, height) of the surface corresponds to a first dimension; this value is measured using the coordinates in the longitudinal and transverse directions, so that the surface can be represented as a three-dimensional image; a measurement with the line scan camera would be a 2D measurement: course over length, which e.g. at certain vehicle body panels makes sense).
  • the light grid as Form checkerboard structure, in which alternate squares opaque and are designed to be translucent.
  • Variants achieved sequences of light intensities through a matrix of LEDs generated that are designed similar to a stadium display in a sports arena can.
  • the reflection of the grid is also observed by a line or matrix camera, but in such a way that in each case for each dimension a light-dark sequence of the pattern, preferably one equidistant light-dark pair, e.g. through an opaque and transparent Light grid as the cross grid mentioned above is generated to a number of Pixels of the camera is mapped, which is an integer multiple of the sequence is. This creates moire beats on the "grid" of the camera, the extremely precise statements about using phase-evaluating methods Allow deviations in flatness.
  • the ratio of one light / dark pair to three is particularly preferred, alternatively also to four or five pixels. Because of the high cost of It is useful for matrix cameras to increase the number of pixels per light / dark sequence minimize.
  • the measurement with the methods or devices according to the invention is very fast and only takes a few milliseconds on the order of magnitude. It is therefore advantageously possible to also "flow" material, for example at the exit of a rolled glass system or endless rollers made of reflective steel, to watch and measure.
  • flow material for example at the exit of a rolled glass system or endless rollers made of reflective steel.
  • matrix cameras are usually read out serially. There the time interval between two read processes may be high Conveyor speeds of the surface to be measured is too high possible to illuminate the light grid using a stroboscope or flash shorten.
  • the surface is stationary, it can preferably be used with a Line scan across the entire surface, and one from it quasi three-dimensional representation can be determined.
  • the Distance of the line scan camera to the surface to be measured over the line of Camera is not quite even, since the line scan camera has a shorter extension has as the extension of the observed mirror image. Accordingly, the Camera in the direction of the mirror image on an aperture that in is generally very small, but to a certain degree of inaccuracy (as a result Blurring and due to the larger distance) leads to the evaluation of the picture are taken into account and essentially already by the Image ratio on the camera is balanced. The above applies also for both dimensions if a matrix camera is used.
  • transparent mirror materials for example Picture tubes, displays, plane glass, mirrors, curved glass or tempered or Laminated safety glass.
  • Such materials have the property that they reflect incident light on both its top and bottom and thus give a double image.
  • angles that are as flat as possible are to eliminate the image of the underside preferably means are provided that take into account the image of the bottom enable in the evaluation.
  • this is implemented in such a way that the image of the image on the camera is out of focus, so that both reflected images come to fruition with their resulting intensity Camera detects a signal that comes from both mirror images.
  • the path of the Light paths are of different lengths and therefore a corresponding offset occurs, which manifests itself in that between a bright area (itself superimposed reflection of the transparent strip) and a dark area (overlapping reflections of the opaque area of the grid) "cloudy" Areas are given where there is the "reflection" of a dark area (More precisely, there is no reflection of darkness, but the corresponding dark stripes is delimited by two reflected light stripes) one side of the glass with the reflection of the bright area of the other Side of the glass overlaid (and vice versa). The distance between these areas depends from the angle at which they are observed; this angle is known and must be taken into account in the evaluation. In doing so, reflection of a bright grid area on the
  • two cameras By providing two cameras, preferably in different heights and / or at different angles to the surface, can also - both with transparent and with opaque surfaces - discriminated whether a change in the number of light-dark sequences observed in a detail on the curvature of the surface (Lens flare) or due to a change in altitude at which the reflective surface is arranged (which makes the proportionality factor between the defined pattern and mirror image).
  • the reflection signals separate reflective materials such as glass. Because besides the more precise Individual information that enables a statement about the "front" surface, also e.g. through an integration step, a statement about the form wins one by differentiating the measured values from the "back" surface through a differentiation step a statement about the Reflective optics at the location of the material being measured.
  • a particularly useful way of observing the same Clipping is possible if a semi-transparent mirror is provided, which the observation of the same section with different cameras different distances.
  • a semi-transparent mirror is provided, which the observation of the same section with different cameras different distances.
  • an increase in the number of light and dark stripes observed that would be assuming a fixed altitude of the Surface on a curvature in the surface like a converging lens interpret.
  • the Increase the number of stripes observed in a section to one Increase in the distance to the pattern or camera due to this indicate extended ray paths.
  • the evaluation of the two Cameras observed image detail take place so that the deviation among themselves in the number of absolutely observed strips in a first step to Determine the actual altitude used and the number of times at least one of the cameras observed stiffeners in a further step based on the expected number at the determined altitude taking into account the corresponding proportionality factor to determine a Curvature is used.
  • the inventive evaluation of the surface of a is at least partially reflective object by means of a matrix camera
  • matrix cameras are more than certain Orders of magnitude quite expensive to buy.
  • the measurement primarily concerns the investigation the flatness, you can get almost the same information as with a matrix camera achieve through a particularly preferred development of the invention, for which only two line scan cameras are required.
  • the reflection of two Light grid observed in the same location on the surface by one camera each.
  • the light-dark sequences of the light grid are oblique, preferably 45 ° arranged to the direction of transport of the material, and in one at 90 ° complementary angle, so preferably again 45 °, oblique to it Longitudinal axis.
  • the slopes of the two light grids are accurate opposite, so they preferably cross by about 90 °, are thus inclined to the mirror axis with the camera. If there is an (ideally typical) Change in reflection occurs so that the reflection is in one direction Surface is deflected perpendicular to the longitudinal extent of the grid, so migrates (according to the trigonometic ratio) the image captured by one camera in a direction normal to the direction of deflection by a proportional factor while the other camera emigrates to the opposite to the direction of deflection detected normal direction. In the other (ideally typical) Case in which a compression or an elongation in the reflection in Longitudinal direction of the grid is detected, this change underlying lens effect can be determined in a phase-evaluating manner.
  • Evaluations are also possible in which the Intensities at different wavelengths are taken into account, in particular using a color camera for the red, blue and green intensities or at tinted glass, the light of different color or wavelength different strongly absorbed.
  • flat reflective surfaces such as flat glass
  • reflective surfaces e.g. polished surfaces that have a multidimensional sphere, for example vehicle glass panes, Stamped parts, picture tubes, objects coated with a reflective layer and the like, the objects in addition to rolled, drawn and float glass can consist of acrylic glass or PVC.
  • the too measuring reflective surface 2 is a 2.5 mm thick curved Rolled glass pane that has a rectangular plan and a bend in the longitudinal direction having.
  • On the Walglas glass 2 is by a light source 3, the extends in a plane above the rolled glass pane 2, projects light that passes through a light grid 4.
  • the light grid 4 consists of equidistant, 5mm wide stripes or lines that alternate between opaque and transparent are trained. This is the parallel passing through the light grid 4 Light arranged in (bright) stripes, which are separated by non-illuminated (dark, Light intensity equal to zero) strips are separated.
  • the width of the grid 4 in extends essentially over a width corresponding to the width of the pane 2, around the disc 2 almost completely with illuminated and unlit strips to cover.
  • a line camera 5 faces the same surface of the pane 2, the a section of the mirror image 6, which of the grid 4 in the Surface of the glass piece 2 is formed, detected.
  • the neckline is approximately 80cm.
  • the observed mirror image detail that with the dashed area in FIG. 1 7 is indicated, is located essentially in the center on the surface of the Disk 2 and is substantially perpendicular to the extension of the Light / dark streaks in the mirror image 6. It should be noted that equidistant Strips simplify the evaluation, but are by no means mandatory.
  • the Line camera 5 detects the position and with each of its pixels with high accuracy Intensity of the observed mirror image 6. For this purpose, the focus of the camera 5 set to grid 4.
  • the mirror image 6 in the surface 2 of the Glass directly instead of indirectly as described above, e.g. about Watching mirrors.
  • Preferably comprises a mirror arrangement for the indirect observation for this a parabolic mirror.
  • the parabolic mirror will arranged such that a section of the mirror image 6 on the camera throws back.
  • the image reflected by the parabolic mirror is always sharp adjusted to the camera; on the other hand, this attitude is independent of that Distance of the parabolic mirror to the glass 2, so that the effort of Focusing of the camera is advantageously reduced.
  • the same laws apply to one curved surface (or a sphere, etc.).
  • the evaluation complicated by the fact that the entire course of the surface can be detected should, so that it is not sufficient, a local examination of the deviation of the Inclination to make an ideal surface. Rather, it must start out of at least two fixed points on which, for example, the curved rolled glass pane is supported, the inclination quasi stripes for stripes be determined so that the inclination multiplied by the width of the strip is a piece of a polygon. The next piece is then attached to this piece its "specific inclination", etc.
  • This evaluation provides a large number of points of the course to be measured. For a graphic representation these points can then be displayed as a curve. For the The entire determined course can then determine the coordinates in space become.
  • the evaluation can be done in one direction by means of a line camera a matrix camera in two mutually perpendicular directions.
  • the light / dark values observed by the camera 5 are determined by an evaluation system (not shown) connected downstream of the camera evaluated. It is used as a reference for the evaluation of the distances of the Light grid 4 assumed that as a completely flat surface realistic reflection would have been reflected.
  • the evaluation system determines 6 deviations from the light grid 4 in the mirror image and calculates from this the respective local angles by which the measured surface 2 of deviates from an ideal surface. It is also possible to do incremental Differences between adjacent strips as a basis for calculating the ripple the surface, which often has the optical properties of glass strong influenced and is therefore of great interest.
  • the ripple can Providing an appropriately trained device on a rolled glass line can be used to control the rolling gas plant.
  • the light at least in the first (only relevant here) approximation from the grid 4 parallel to the Disc 2 falls, it is advantageously not necessary to have a reference image record, and to base it on the evaluation, but it can by the known structure of the grid 4 (ie from the equidistant distances of the Grid 4) are assumed. The measurement error remains small and the Measuring time short.
  • FIG. 1 the components from FIG. 1 are in one Measuring device shown in front view and side view. It's closed recognize that the camera 5 and the grid 4 at substantially the same height are arranged and enclose a relatively acute angle 8 of approximately 20 °.
  • the Representation in Fig. 2 shows the grid 4 parallel, but slightly offset to the side Glass plate 2, i.e. at a small angle to the normal to surface 2 incident light beam (optical axis), and the camera 5 in the extension of the falling light reflected on the surface 2 (optical axis).
  • Fig. 3 can be seen that the section of the observed by the camera 5 Mirror image 6 depends on the aperture of the camera 5. That of the camera observed section is chosen so that it is 80 cm, so that 80 Light / dark pairs can be detected.
  • the camera 5 is advantageously with the Raster unit 4 formed in a common assembly.
  • the grid is 4 then slightly laterally parallel to an exactly opposite position staggered, and the camera 5 accordingly in the opposite Direction offset, so that preferably the same angle for both optical Axes.
  • This allows a particularly favorable acute angle of realize a few degrees, for example 5 °, between the optical axes; the But the invention is also at opening angles of more than 5 ° and less than 90 ° practically applicable. It is also possible to place the camera in the grid integrate, and preferably both on a normal to surface 2 to arrange.
  • the course of the device described is detected in one direction, namely that which is transverse to the direction of the Strip, that is, in the longitudinal direction (bend) of the rolled glass 2.
  • the Changes in inclination compared to an ideally planned course as a measure of the flatness can be used.
  • the transverse course or planarity can also be determined are then subjected to the same measurement by the glass piece 2 , but with a relative rotation of 90 ° (either the system or the glass piece is arranged rotated by 90 °).
  • the angle at the observation of the mirror image 6 is essentially due to the compact Size of the camera 5 and its aperture depends, and changes depending on Pixel; this angular offset is taken into account in the evaluation (the Path length change depending on the angle is determined by the Radiation ratio of the figure essentially canceled). It is possible, by a little unsharpness of the camera 5 the resultant of the overlay of the two mirror images in glass 2.
  • the resultant of the of the Top of glass 2 reflected light intensity i1 and that of the bottom
  • the light intensity i2 reflected by the glass is shown in FIG. 4. Because i1> i2 can the resulting signal can be easily separated so that the top and the Subpage with regard to their history (and other derived values like the Flatness, ripple, bending accuracy, height, thickness, etc.) can be evaluated separately.
  • a second camera 5 ′ behind the camera 5 it is possible to have a second camera 5 ′ behind the camera 5 to be arranged, whereby each of the two cameras on one of the mirror images (i.e. on the grid) is in focus and the acquired data is evaluated accordingly become. It is also possible to add further line cameras 5 "parallel to the camera 5 operate and therefore advantageous in parallel operation in a narrow zone many Record measured values and then process them further. Also a Scanning (scanning) with a line camera over an area possible.
  • a change in the number of stripes observed can as already explained above, due to a lens shape of the surface his. However, the same phenomenon occurs if - for whatever reason always - the height of the observed surface 2 is changed and the observed image section contains more or less stripes. Due to the different heights of the cameras 5, 5 ', a height error can occur be easily corrected, and accordingly in the evaluation of the Course are taken into account.
  • the device has two elongated grids 4a, 4b, which are directly next to each other are arranged.
  • the two grids 4a, 4b both have stripes that are oblique (and not perpendicular to the previous embodiment) to it Longitudinal extension, in the present embodiment under one 45 ° angle.
  • the slopes of the two grids 4a, 4b are at 90 ° to each other added.
  • two cameras 5a, 5b are arranged at approximately the same height observe the same image section 7.
  • the observed object is a Endless belt e.g. made of flat glass or a partly reflective, partly transparent Plastic film.
  • the cameras are a bit towards the frame 7 inclined.
  • Each of the two cameras 5a, 5b observes in the present Embodiment the reflection of the grid further away from it.
  • the arrow A in Fig. 7 indicates a direction of movement (current) of the Endless belt.
  • X schematically illustrates a first type of error in FIG is typically effective in the direction of arrow A, i.e. that first at Passing the image section 7 a little further downstream (left in the figure) arranged area of the grid is recorded by the cameras 5a, 5b. The observed reflection then moves back again and further into the other Direction (opposite arrow A) before returning to the original area of the grid see is.
  • This type of migration would be the same as in FIGS. 2 and 3 cannot be determined because the cameras always observe the same image have.
  • the camera 5a (left) captures first shift the (un-compressed / unstretched) raster image one side (e.g. to the right in the direction of arrow A), then in the reverse direction beyond the normal state to another Turn mark, and then another turn back to the original picture.
  • the direction observed by the camera 5b (on the right in FIG. 5) is exactly reversed Hike.
  • the two grids 4a, 4b are provided with strips, which both to the conveying direction A of the film and to the mirror axis between the Line extension of the camera and the longitudinal extension of the grid at an angle are arranged.
  • An error of the type indicated by Y in FIG. 7 is caused by both Cameras reliably due to the compression or expansion of the observed Image, determined by a phase evaluating method as described, detected.

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Abstract

The invention concerns a method of measuring the course of a reflective surface of an object including the steps of projecting a defined pattern of at least two different light intensities onto the surface to be measured; observing at least one section of the surface by at least one camera; and evaluating the observed section on the basis of the camera data. The invention provides a simply designed and accurately controllable method in that the pattern produces a mirror image in the reflective surface, and in that the observed section includes a section of the mirror image of the pattern. The invention further concerns an instrument for determining the course of the reflective surface of an object, the instrument including a device for generating a light pattern and having at least one camera for observing at least one section of the surface. The invention provides a simply designed and accurately controllable instrument in that the camera is adjusted precisely to a mirror image of the light pattern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19.The invention relates to a method according to the generic term of Claim 1. The invention further relates to a device according to the preamble of claim 19.

Aus der Praxis sind mehrere tastende Verfahren zum Messen des Verlaufs von Oberflächen flacher oder gewölbter Gegenstände bekannt, bei denen beispielsweise pneumatisch ausfahrbare Tastglieder gegen den zu messenden Gegenstand in Anschlag fahren und ein dem Verfahrweg entsprechendes Signal einer Recheneinheit zuführen, die daraus den örtlichen Abstand ermittelt und, ausgehend von einer Vielzahl derartiger Messungen, eine Aussage über den Verlauf der Oberfläche des Gegenstandes trifft. Der Einsatz derartiger Meßverfahren und der zugehörigen Vorrichtungen ist aufwendig, da mit Rücksicht auf die Empfindlichkeit des zu messenden Gegenstands der Meßtaster nur langsam ausfahren kann, möglicherweise den Gegenstand oder dessen Oberfläche beschädigt (zum Beispiel zerkratzt, eindrückt) und darüber hinaus der Temperaturbereich, in dem derartige Techniken einsetzbar sind, stark eingeschränkt ist. Daher sind solche taktilen Meßverfahren den berührungslosen Meßverfahren meist unterlegen.In practice there are several probing methods for measuring the Known course of surfaces of flat or curved objects, at which, for example, pneumatically extendable pushbuttons against Move the measuring object to the stop and move it Appropriate signal to a computing unit, which the local Distance determined and, based on a variety of such measurements, a Makes a statement about the course of the surface of the object. The stake such measuring method and the associated devices is expensive because with Consideration of the sensitivity of the probe object to be measured can only extend slowly, possibly the object or its Damaged surface (e.g. scratched, dented) and also the Temperature range in which such techniques can be used, strong is restricted. Such tactile measuring methods are therefore non-contact Mostly inferior to measuring methods.

JP-A-61223605 zeigt eine Einrichtung bzw. ein Verfahren zum Inspizieren einer Oberflächenform, bei dem eine Streifen-Musterplatte durch eine Lichtquelle beleuchtet wird und die Oberfläche des reflektierenden Prüfgegenstands anstrahlt. In einem zum Einfallswinkel entsprechenden Ausfallwinkel ist eine Kamera aufgebaut, die das aufgenommene Bild an ein Bildverarbeitungssystem abgibt, wo es mit einem in einer Prozessoreinheit gespeichertem Muster einer flachen Oberfläche verglichen wird. Die Aufnahmen dienen zur Beurteilung der Ebenheit der beobachteten Oberfläche, und erlauben keine quantitative Messung der Oberfläche von Gegenständen.JP-A-61223605 shows an apparatus and a method for Inspect a surface shape using a strip pattern plate a light source is illuminated and the surface of the reflective test object spotlighting. At a drop angle corresponding to the angle of incidence is a camera built up, which takes the captured image to an image processing system emits where it is with one in a processor unit stored pattern of a flat surface is compared. The Recordings are used to assess the flatness of the observed surface, and do not allow quantitative measurement of the surface of objects.

DE-A-24 39 988 zeigt eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erfassen von örtlich begrenzten Fehlern an gewölbten Flächen. Hierbei wird stark gebündeltes Licht, erzeugt durch einen Lichterzeuger, entlang eines Gitters aus horizontalen und vertikalen Linien verfahren, wobei ein Vielfaches der Liniendicke als Abstand zwischen den benachbarten Linien verbleibt. Das Licht wird auf den Prüfling projiziert und unter einem von dem Projektionswinkel verschiedenen Winkel mittels einer Fernsehkamera beobachtet. Die Kamera beobachtet einen Bildausschnitt des abgebildeten Musters, wobei die Winkel von Laser und Kamera verschieden gewählt sind. Eine örtliche Verformung des Karosserieteils wird bestimmt durch Abweichungen in dem Verlauf der beobachteten Linie.DE-A-24 39 988 shows a device and a method for Detection of localized defects on curved surfaces. Here will highly concentrated light, generated by a light generator, along one Grid move from horizontal and vertical lines, being a multiple the line thickness remains as the distance between the neighboring lines. The Light is projected onto the test object and at one of the projection angle observed various angles using a television camera. The camera observes a section of the image shown, the angle different from laser and camera. A local deformation of the Body part is determined by deviations in the course of the observed line.

Der Aufsatz von Kiyasu et al., "Measurement of the 3-D Shape of Specular Polyhedrons Using an M-Array Coded Light Source", in "IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement" Bd. 44 Nr. 3 (Juni 1995), Seiten 775-778, zeigt einen Meßstand zur Vermessung vieleckiger dreidimensionaler Objekte, bei dem das Bild einer flächigen Beleuchtungseinrichtung auf einer reflektierenden Oberfläche nach einem für nicht reflektierende Oberflächen geeigneten Verfahren von einer CCD-Kamera aufgenommen wird. Die Auswertung des Bildes ermittelt für jeden Bildpunkt ausgehend von einem zu berechnenden Normalenvektor die Orientierung einer Vieleck-Facette. The article by Kiyasu et al., "Measurement of the 3-D Shape of Specular Polyhedrons Using an M-Array Coded Light Source ", in" IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement "Vol. 44 No. 3 (June 1995), Pages 775-778, shows a measuring stand for measuring polygonal three-dimensional Objects in which the image of a flat lighting device on a reflective surface after one for not reflective surfaces suitable process from a CCD camera is recorded. The evaluation of the image determined for each pixel starting from a normal vector to be calculated, the orientation of a Polygon facet.

Der Artikel von Körner, K. et al. "Schnelle Planitätsmessung von großflächigen Objekten", MSR-Magazin, 11-12/1995, Seite 16-18, beschreibt ein optisches Meßverfahren für die Planitätsmessung von Dünngläsem. Hierbei wird ausgehend von der Lichtquelle ein Liniengitter auf einer Dünnglasplatte scharf abgebildet, wobei die optische Achse einen großen Winkel (84i) zur Normalen der Dünnglasplatte einnimmt. Diese Abbildung wird unter einem gleichfalls großen Winkel von einer CCD-Zeilenkamera beobachtet, aus deren Beobachtung durch phasenauswertende Algorithmen eine Information über die Höhe bzw. über die Planität des Dünnglases berechnet wird. Zwischen Liniengitter und Dünnglasplatte ist in der optischen Einfallachse eine erste Abbildungsstufe vorgesehen, und der optischen Ausfallachse zwischen Dünnglasplatte und Zeilenkamera ist eine zweite Abblldungsstufe vorgesehen. Die erste Abbildungsstufe bildet das Linienmusters des Liniengitters auf die Vorderseite des Glases scharf ab, während die zweite Abbildungsstufe wiederum eine scharfe Abbildung des Bildes auf die Zeilenkamera bewirkt. Die bekannte Technik weist mehrere Unzulänglichkeiten auf: Einerseits ist die geometrische Anordnung der Komponenten aufwendig, da die optischen Achsen von den Abbildungsstufen aus sehr flach auf die Dünnglasplatte eintreffen. Das vom Liniengitter ausgehende Licht wird über die erste Abbildungsstufe auf die Glasplatte abgebildet; das Liniengitter selbst ist gegenüber der optischen Achse geneigt, so daß die Abstände der Linien unterschiedlich ausfallen. Bei geringen Änderungen in der Lage der Dünnglasplatte, die gerade gemessen wird und daher nicht als konstant vorausgesetzt werden kann, muß die ganze Einrichtung neu einjustiert werden. Zumindest aber unterliegen die berechneten Werte einer starken Fehlertoleranz. Da kleinste Abweichungen in der zu messenden Planität von einer idealplanen Oberfläche bereits eine starke Verzerrung des Bildes des Liniengitters hervorrufen, ist die Auflösung der Apparatur begrenzt. Weiterhin ist eine derartige Vorrichtung auch ausgesprochen platzraubend, so daß hohe Platzkosten entstehen, wenn eine solche Vorrichtung für die On-Line-Messung verwendet wird. Insbesondere beim Nachrüsten derartiger Vorrichtungen kann es zu Platzproblemen kommen. Schließlich ist noch zu bemerken, daß die Zeilenkamera sehr streulichtempfindlich ist, wodurch eine kostenaufwendige Abschirmung vorgesehen werden muß; dies liegt daran, daß das Bild auf die Kamera scharf abgebildet wird, wobei die Kamera unter einem Winkel zu der Glasoberfläche angeordnet ist, bei dem der Meßpunkt ansonsten außerhalb des Sichtfelds liegt, so daß die Kamera auch durch anderes Licht (und dessen Schwankungen) beeinflußbar ist. Für die Auswertung der Messungen müssen die Abbildungsbedingungen bekannt sein und berücksichtigt werden. Will man mit der bekannten Technik eine dreidimensionale Messung durchführen, ist dies nur derart möglich, daß die Glasplatte relativ zu dem Bildausschnitt, den die Kamera beobachtet, verschoben wird, und mehrere Messungen hintereinander stattfinden. Für die Messung an mehreren Orten der Oberfläche gleichzeitig ist die Technik nicht ausgelegt, da nur in einem Bereich eine scharfe Abbildung des Liniengitters erfolgt. Hierdurch dauern exakte Messungen größenordnungsmäßig eine bis mehrere Minuten. Für die Messung von Oberflächen mit größeren Radien kann das abgebildete Muster nicht mehr ausgewertet werden.The article by Körner, K. et al. "Fast flatness measurement from large-scale objects ", MSR-Magazin, 11-12 / 1995, page 16-18, describes a Optical measuring method for the flatness measurement of thin glasses. Here will starting from the light source, a line grid on a thin glass plate sharp shown, the optical axis making a large angle (84i) to the normal of the Occupies thin glass plate. This figure is under an equally large Angle observed by a CCD line scan camera, from their observation by phase evaluating algorithms provide information about the height or about the Flatness of the thin glass is calculated. Between line grid and thin glass plate a first imaging stage is provided in the optical axis of incidence, and the optical failure axis between thin glass plate and line scan camera is a second Illumination level provided. The first mapping level is the line pattern of the line grid sharply towards the front of the glass, while the second Imaging level again a sharp image of the image on the line scan camera causes. The known technique has several shortcomings: On the one hand, the geometric arrangement of the components is complex because the optical axes from the imaging levels very flat onto the thin glass plate arrive. The light coming from the line grating is on the first imaging level depicted on the glass plate; the line grid itself is opposite optical axis inclined so that the distances of the lines differ fail. With slight changes in the position of the thin glass plate, the straight is measured and therefore cannot be assumed to be constant, the entire facility can be readjusted. At least they are subject to calculated values of a strong fault tolerance. Since the smallest deviations in the The flatness to be measured from an ideally flat surface is already a strong one Distortion of the image of the line grid is the resolution of the Equipment limited. Furthermore, such a device is also pronounced bulky, so that high space costs arise when such a device is used for the online measurement. Especially when retrofitting Such devices can lead to space problems. Finally is to note that the line scan camera is very sensitive to stray light, which makes a costly shielding must be provided; this is because the image is sharply imaged on the camera, with the camera under one Angle to the glass surface is arranged, at which the measuring point otherwise is outside the field of view, so that the camera can also be exposed to other light (and whose fluctuations) can be influenced. For the evaluation of the measurements the imaging conditions must be known and taken into account. Want one is able to carry out a three-dimensional measurement with the known technology this is only possible in such a way that the glass plate is relative to the image section that the Camera is observed, moved, and several measurements in a row occur. For measurements at several locations on the surface at the same time Technology not designed, because only in one area a sharp image of the Line grid is done. As a result, exact measurements take on the order of magnitude one to several minutes. For the measurement of surfaces with larger radii the pattern shown can no longer be evaluated.

US-A-5 110 200 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beobachtung bzw. zur Vermessung der menschlichen Hornhaut. Ein Videobild einer Reflexion eines beleuchteten Rings wird dabei auf Diskontinuitäten in der Helligkeit des Bilds für die Bestimmung der Kontur der Hornhaut untersucht. Dieses Verfahren ist aber für sich bewegende Gegenstände, wie durchlaufende Bänder, ungeeignet, da wenn zeitgleich eine Vielzahl von Veränderungen auftreten die Auswertung versagt. Femer ist das Verfahren für die Auswertung von Gegenständen, die Licht mehrfach reflektieren, wie dies der Fall für die beiden Oberflächen einer Glascheibe ist, ebenfalls nicht geeignet. Auch kann das bekannte Verfahren keine Abweichungen in der Planität einer Oberfläche ermitteln. Schließlich ist das bekannte Verfahren recht zeitintensiv, so daß es nicht für den industriellen Einsatz geeignet ist.US-A-5 110 200 shows a method and an apparatus for Observation or measurement of the human cornea. A video picture a reflection of an illuminated ring is thereby on discontinuities in the Brightness of the image examined for determining the contour of the cornea. However, this procedure is for moving objects, such as moving objects Bands, unsuitable because if there are a lot of changes at the same time the evaluation fails. The procedure for the evaluation is furthermore of objects that reflect light several times, as is the case for the both surfaces of a glass pane is also not suitable. It can also known methods no deviations in the flatness of a surface determine. Finally, the known method is quite time-consuming, so that it is not suitable for industrial use.

DE-A-44 01 541 zeigt ebenfalls ein Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenstruktur der Hornhaut. Dabei erfaßt eine hinter einer Lochblende angeordnete Kamera das von einer Leuchtdiode, die auf Kreisbahnen mit veränderlichen Radien kreist, ausgesandte und von der Augennetzhaut reflektierte Licht. Durch Abweichungen des reflektierten Lichts von der Kreisform wird auf örtliche Fehler in der Netzhaut geschlossen. Durch die mit zeitlicher Unterbrechung erfolgende Beobachtung kann auch bei ineinander übergehenden oder unterbrochenen Reflexionen diese dem jeweiligen Ausgangsradius der Leuchtdiode zugeordnet werden. Das bekannte Verfahren ist zeitaufwendig und daher nicht im industriellen Maßstab anwendbar. Auch ist es nicht für doppelt reflektierende Materialien geeignet. Auch ist es nicht möglich, der Bewegung der Lichtquelle eine Bewegung eines zu vermessenden gegenstands zu überlagern. DE-A-44 01 541 also shows a method for determining the Surface structure of the cornea. One detects behind a pinhole Arranged camera by a light emitting diode, which on circular orbits with variable Radii circle, emitted and reflected from the retina Light. Deviations of the reflected light from the circular shape show up local defects in the retina closed. Because of the intermittent Observation can also take place in the case of merging or interrupted reflections this the respective output radius of the LED be assigned. The known method is time consuming and therefore not applicable on an industrial scale. Nor is it for double reflective materials suitable. Nor is it possible to move the Light source to overlay a movement of an object to be measured.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19 anzugeben, die einfach aufgebaut und präzise beherrschbar sind.It is the object of the invention, a method according to the Preamble of claim 1 or a device according to the preamble of Claim 19 to specify, which are simple and precisely controllable.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.This task is performed with the method mentioned at the beginning the characterizing features of claim 1 solved. This task will in the above-mentioned device with the characteristic features of claim 19 solved.

Die erfindungsgemäße Technik erlaubt insbesondere das Messen des Verlaufs einer reflektierenden Oberfläche eines Gegenstands, der aus einem zumindest für Licht bestimmter Wellenlängen teilweise transparenten Material besteht, das dieses Licht an wenigstens einer weiteren hinter der Oberfläche angeordneten Fläche reflektiert. Solche Gegenstände sind zum Beispiel Glasplatten, Kunststoffolien, mit einem transparenten Überzug versehene reflektierende Oberflächen, laminierte Autoglasscheiben, usw. Vorzugsweise werden die einander überlagernden Reflexionen der wenigstens zwei Flächen separiert, so daß Messungen einer bisher nicht dagewesenen Päzision entstehen.The technique according to the invention in particular allows measurement the course of a reflective surface of an object that is made of a partially transparent at least for light of certain wavelengths Material exists that this light on at least one other behind the Surface arranged surface reflects. Such items are for Example glass plates, plastic films, with a transparent coating provided reflective surfaces, laminated car windows, etc. The superimposed reflections of the at least one are preferably two areas separated, so that measurements of a previously unprecedented Precision arise.

Es ist sowohl möglich, daß die Kamera das Spiegelbild direkt beobachtet, als auch, daß die Kamera das Spiegelbild indirekt über eine Spiegelanordnung beobachtet.It is both possible for the camera to mirror the image directly observed as well that the camera indirectly through a mirror image Mirror arrangement observed.

Zweckmäßigerweise schließen in dem ersten Fall die optischen Achsen (Ebenen) dann zwischen Muster und Spiegelbild einerseits und zwischen Spiegelbild und Kamera andererseits einen Winkel ein, der kleiner als 90° ist, vorzugsweise (sehr) viel kleiner. Die beiden optischen Achsen sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie wie Einfall- und Ausfallwinkel reflektierten Lichts zur Normalen einer planen Oberfläche den gleichen Winkel beiderseits der Normalen einnehmen, in der Summe also den eingeschlossenen Winkel ergeben. Es ist möglich und bevorzugt, wenn dieser eingeschlossene Winkel sehr klein ist. Der Öffnungswinkel zwischen Muster und Kamera ist der Winkel (an der planen Oberfläche) zwischen denjenigen Ebenen, in denen die Zeilenkamera und der beobachtete Spiegelbildausschnitt einerseits bzw. das Lichtmuster und der beobachtete Ausschnitt andererseits angeordnet sind. Bei einer Matrixkamera liegen die entsprechenden Winkel für jede Zeile vorzugsweise dicht beeinander.In the first case, the optical ones expediently close Axes (planes) between pattern and mirror image on the one hand and between Mirror image and camera on the other hand an angle that is less than 90 °, preferably (very) much smaller. The two optical axes are preferred so arranged that they reflect light like the angle of incidence and angle of reflection Normals of a flat surface have the same angle on both sides of the normal take, so the sum of the included angle. It is possible and preferred if this included angle is very small. The Opening angle between pattern and camera is the angle (at which plan Surface) between those levels in which the line scan camera and the observed mirror image detail on the one hand or the light pattern and the observed section are arranged on the other hand. With a matrix camera the corresponding angles for each line are preferably close together.

In dem zweiten Fall, in dem eine Spiegelanordnung vorgesehen wird, umfaßt letztere vorzugsweise einen Parabolspiegel, der das beobachtete Spiegelbild unabhängig von der Entfernung zwischen reflektierender Oberfläche und Parabolspiegel stets scharf in einem Punkt abbildet, in dem dann die Kamera angeordnet wird.In the second case, where a mirror arrangement is provided , the latter preferably comprises a parabolic mirror that observed Mirror image regardless of the distance between reflecting surface and always shows the parabolic mirror sharply at one point, in which the camera is arranged.

Ein leicht zu realisierendes Muster weist äquidistante, abwechselnd helle und dunkle Lichtstreifen auf; aber auch andere geometrisch definierte alternierende Hell-Dunkel-Sequenzen sind als Muster geeignet, z.B. solche mit Streifen, die mehr als zwei verschiedenen Lichtintensitäten aufweisen, Schachbrettmuster, karierte Muster. Besonders vorteilhaft ist ein Muster, das aus dunklen (hellen) einander unter einem rechten Winkel kreuzenden Streifen besteht, die helle (dunkle) Quadrate einschließen, deren Kantenlänge der Breite der Streifen entspricht.An easy-to-implement pattern shows equidistant, alternating bright and dark streaks of light; but also other geometrically defined ones alternating light-dark sequences are suitable as patterns, e.g. such with Stripes that have more than two different light intensities, checkerboard patterns, checkered pattern. A pattern made from dark is particularly advantageous (light) stripes crossing each other at right angles, which Include light (dark) squares, the edge length of which is the width of the stripes equivalent.

Erfindungsgemäß wird das Muster unmittelbar in der reflektierenden Oberfläche gespiegelt. Planitätsfehler (also kleine Steigungen) in der gemessenen 2- oder 3-dimensionalen reflektierenden Oberfläche verursachen Verzerrungen in dem Spiegelbild, wobei eine leichte Erhöhung bzw. Absenkung in der Oberfläche ein breiteres bzw. ein schmaleres Spiegelbild induziert, indem das eintreffende Licht etwas stärker gebündelt oder gestreut wird. Mittels der Kamera ist es möglich, für jeden Bildpunkt des Spiegelbilds die Intensitätsänderung (bzw. den Verlauf) im Hell-Dunkel-Spiegelbild genau zu erfassen und somit bereits kleinste Änderungen im Helligkeitsgrad auszuwerten, und beispielsweise über eine Differenzbildung mit einem idealen Spiegelbild Rückschlüsse auf Schwankungen in der zu messenden Oberfläche zu ziehen. Ausgehend von Grenzänderungen in den von der Kamera beobachteten Abmessungen der Hell-Dunkel-Abstände werden die örtlichen Neigungsunterschiede errechnet. Durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. durch das kompakte und direkte erfindungsgemäße Verfahren läßt sich der Oberflächenverlauf extrem schnell und zuverlässig erfassen. Das Licht tritt von dem Muster ausgehend parallel auf die zu messende Oberfläche. Die Hell-Dunkel-Sequenz des Musters spiegelt sich in der Oberfläche. Bei unterstellter vollkommen planer Oberfläche würde sich demnach - wenn der seitliche Versatz zur Normalen nicht zu groß ist - ein zum Hell-Dunkel-Muster exakt proportionales Spiegelbild ergeben. Da dessen Aufbau (Abstände etc.) bekannt ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung es vorteilhafterweise, die Berechnung der Abweichungen von einem Idealbild nicht im Vergleich zu einem aufgenommenen Bild einer Normaloberfläche durchzuführen, sondern im Verhältnis zu den bekannten Abmessungen des Linienrasters, wodurch die Genauigkeit der Auswertung verbessert ist. Das Maß der Verzerrung eines Streifens des beobachteten Spiegelbilds wird gemessen, und hieraus seine Neigung zu einer planen Fläche ermittelt, wobei die Neigung als Winkel ausdrückbar ist. Für jeden Streifen des Musters läßt sich so im Spiegelbild die Neigung des korrespondierenden Flächenstücks ermitteln; reiht man diese Stücke aneinander (Integration), ausgehend von einem (z.B. durch Anschlag) definierten Punkt auf der Oberfläche, erhält man zusätzlich eine Information über den sukzessive infolge der Neigungen eingetretenen Höhenanstieg, kann also dem Verlauf "folgen".According to the invention, the pattern is immediately reflected in the Mirrored surface. Flatness errors (i.e. small gradients) in the measured 2- or 3-dimensional reflective surface cause distortion in the mirror image, with a slight increase or decrease in the surface a wider or a narrower mirror image induced by the incoming Light is bundled or scattered a little more. With the camera it is possible, the change in intensity (or the Course) in the chiaroscuro mirror image, and thus already the smallest Evaluate changes in the degree of brightness, and for example via a Difference formation with an ideal mirror image Conclusions on fluctuations in the surface to be measured. Based on border changes in the dimensions of the light-dark distances observed by the camera the local differences in inclination are calculated. Because of the simple Structure of the device according to the invention or by the compact and direct The method according to the invention allows the surface course to be extremely rapid and reliably record. Starting from the pattern, the light comes in parallel to the measuring surface. The light-dark sequence of the pattern is reflected in the Surface. Assuming a completely flat surface, if the lateral offset to the normal is not too large - one to the light-dark pattern result in exactly proportional reflection. Since its structure (distances etc.) is known, the arrangement according to the invention advantageously enables the calculation of the deviations from an ideal picture is not in comparison to perform a captured image of a normal surface, but in relation to the known dimensions of the line grid, whereby the Accuracy of the evaluation is improved. The degree of distortion one Streak of the observed mirror image is measured, and from this its inclination determined to a flat surface, the inclination can be expressed as an angle is. For each stripe of the pattern, the inclination of the determine the corresponding patch; you string these pieces together (Integration), starting from a point defined (e.g. by a stop) the surface, you also get information about the successive as a result of the inclination of the height increase, the course can "consequences".

Ein sehr interessanter Sonderfall der Messung des Verlaufs einer Oberfläche ist die Messung einer planen Oberfläche zur Ermittlung ihrer Planität. In einer Vielzahl von verarbeitenden Betrieben wird diese Information benötigt. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung sind auch hierfür geeignet. Grundsätzlich läßt sich dieselbe Auswertung einsetzen; vorzugsweise wird jedoch eine Grenzwertbetrachtung vorgenommen, bei der die Änderung der Neigungswinkel über der Strecke bestimmt wird. Dann kann auch eine schräge Oberfläche auf die Genauigkeit ihrer Flächenbearbeitung untersucht werden, ohne daß die Schräge als solche als unerwünschte Neigung ausgewertet wird. Auch der durchschnittliche Schrägungswinkel ließe sich daraus ableiten. Die vorstehend beschriebene Auswertung kann bezüglich der Untersuchung der Glattheit aller "stetigen" Oberflächen eingesetzt werden, z.B. auch zur Untersuchung der Kugeligkeit einer Sphäre. Minima, Maxima und Wendepunkte in den Differentiationen zeigen mit hoher Empfindlichkeit Stellen mit "unglatten" bzw. nicht planen Verläufen an.A very interesting special case of measuring the course of a Surface is the measurement of a flat surface to determine its flatness. This information is required in a large number of processing companies. The method according to the invention and the device according to the invention are also suitable for this. Basically, the same evaluation can be used; however, a limit value analysis is preferably carried out, in which the Change in the angle of inclination over the route is determined. Then you can too examines an inclined surface for the accuracy of its surface treatment are evaluated without the incline as such being an undesirable inclination becomes. The average helix angle could also be derived from this. The The evaluation described above can be used to examine the Smoothness of all "steady" surfaces are used, e.g. also for Examination of the sphericity of a sphere. Minima, maxima and turning points in the differentiations show areas with "non-smooth" or do not plan gradients.

Das Muster kann sowohl preiswert durch das Hintereinanderanordnen einer Lichtquelle und eines physischen Rasters realisiert werden, als auch mittels einer Matrix aus einer Vielzahl von LEDs.The pattern can both be inexpensively arranged in series a light source and a physical grid can be realized as also by means of a matrix of a large number of LEDs.

Gemäß einer ersten bevorzugten Variante handelt es sich bei dem Lichtmuster, das eingesetzt wird, um eine Struktur von wenigstens zwei regelmäßig alternierend angeordneten unterschiedlichen Lichtintensitäten. Um einen optimalen Kontrast zu erhalten, wird gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung ein Liniengitter aus äquidistanten Linien, die altemierend opak (Lichtdurchlässigkeit ca. 0%) und transparent (Lichtdurchlässigkeit ca. 100%) sind, so verwendet, daß das von einer Lichtquelle ausgehend durch die transparente Linie parallel auf die reflektierende Oberfläche durchtretende Licht mit dem durch die opake Linie am Durchtritt durch das Lichtraster gehinderten Licht eine eine Sequenz von einander abwechselnden hellen und dunklen Linien bzw. Streifen erzeugt, die sich in der Oberfläche spiegeln. Es versteht sich, daß die Lichtdurchlässigkeit auf Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs beschränkt sein kann. Es ist aber auch gemäß einer alternativen vorteilhaften Variante möglich, das Lichtraster derart auszubilden, daß es in Sequenzen mehr als zwei unterschiedliche Lichtdurchtässigkeiten aufweist, beispielsweise 0%-50%-100% oder 1%-10%-100%.According to a first preferred variant, the Light pattern that is used to make a structure of at least two regularly alternately arranged different light intensities. To one To obtain optimal contrast is according to a first preferred development a line grid of equidistant lines that alternate opaque (light transmission approx. 0%) and transparent (light transmission approx. 100%) uses that from a light source through the transparent line light passing parallel to the reflecting surface with the light passing through the opaque line at the passage through the light grid hindered light one one Sequence of alternating light and dark lines or stripes generated that are reflected in the surface. It is understood that the translucency to light of a certain wavelength or a wavelength range can be limited. But it is also according to an alternative advantageous variant possible to design the light grid so that it in Sequences has more than two different light transmittances, for example 0% -50% -100% or 1% -10% -100%.

In Abhängigkeit von dem Abstand der Kamera, die vorzugsweise eine Zeilen- oder Matrixkamera ist, zu dem Bild ergibt sich für jeden Bildpunkt (Pixel) in der Kamera ein Meßwert, der entweder durch eine beobachtete dunkle Linie oder eine beobachtete helle Linie des Spiegelbilds oder im Übergangsbereich zwischen zwei Linien durch einen Grauwert ausgedrückt wird. Vergleicht man diese gemessenen Werte mit den Werten einer idealen Abbildung (und unterstellt man einen parallelen Verlauf des Lichtes, was in erster Näherung ohne Genauigkeitsverlust zulässig ist, wodurch der Vergleich unmittelbar mit der Lichtmuster selbst erfolgen kann), so erhält man ohne weiteres örtlich definierbare Abweichungen von einem maßstabsgetreuen Lichtmuster. Aufgrund dieser Abweichungen werden schon kleinste von einer planen Oberfläche abweichende Neigungen exakt berechenbar, und in einer Auswerteeinheit, beispielsweise mit Hilfe einer Softwareroutine bestimmt. Dabei erfolgt vorteilhafterweise eine Auswertung der relativen Lage der beobachteten Hell-Dunkel-Sequenz, so daß eine eventuelle Schräge in der Anordnung der ansonsten selbst planen Oberfläche die Messung nicht beeinträchtigt.Depending on the distance of the camera, which is preferred is a line or matrix camera, the image results for each pixel (Pixel) in the camera is a measurement that is either observed by a dark Line or an observed bright line of the mirror image or in the transition area between two lines is expressed by a gray value. comparing one measured these values with the values of an ideal mapping (and one assumes a parallel course of the light, which in the first approximation without Loss of accuracy is allowed, making the comparison direct with the Light pattern itself can be done), so you easily get locally definable Deviations from a true-to-scale light pattern. Based on these Deviations become the smallest deviations from a flat surface Inclinations can be calculated precisely and in an evaluation unit, for example with Determined with the help of a software routine. An evaluation is advantageously carried out the relative position of the observed light-dark sequence, so that a possible bevels in the arrangement of the otherwise even plan the surface Measurement not affected.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Variante handelt es sich bei dem Lichtraster um ein Kreuzraster, das im wesentlichen wie ein Linienraster aussieht, bei dem beispielsweise die opaken Linien ebenfalls senkrecht zu der ersten Linienrichtung verlaufen. Es entsteht also ein Kreuzraster, das zu einem Viertel lichtdurchlässig und zu Dreiviertel lichtundurchlässig ist. Alternativ ist es jedoch möglich, in dem Lichtraster die von lichtundurchlässigen Rechtecken umgebene lichtdurchlässige Fläche derart zu vergrößern, daß das Verhältnis hell/dunkel etwa gleich ist. Auch hier ist es femer möglich, mehr als zwei Lichtdurchlässigkeiten vorzusehen. Zur Beobachtung des Spiegelbildes wird hierbei eine Flächenkamera eingesetzt, also eine Matrixkamera, die einen rechteckigen, zweidimensionalen Ausschnitt der Oberfläche beobachtet, und damit eine 3D-Messung ermöglicht (die aus den gemessenen Werten errechnete Abweichung in der Planität (Neigung, Welligkeit, Höhe) der Oberfläche entspricht einer ersten Dimension; dieser Wert wird über die Koordinaten in Längs- und Querrichtung gemessen, so daß die Oberfläche als dreidimensionales Bild darstellbar ist; eine Messung mit der Zeilenkamera wäre eine 2D-Messung: Verlauf über Länge, was z.B. bei gewissen Fahrzeugkarosserieblechen sinnvoll ist).According to a second preferred variant, the Light grid around a cross grid, which essentially looks like a line grid, where, for example, the opaque lines are also perpendicular to the first Line direction. So there is a cross grid that is a quarter is translucent and three-quarters opaque. However, it is an alternative possible, in the light grid the one surrounded by opaque rectangles enlarge the translucent surface in such a way that the ratio light / dark approximately is equal to. Again, it is also possible to have more than two light transmissions provided. A surface camera is used to observe the mirror image used, i.e. a matrix camera, which is a rectangular, two-dimensional Section of the surface observed, thus enabling a 3D measurement (the deviation in flatness calculated from the measured values (Inclination, ripple, height) of the surface corresponds to a first dimension; this value is measured using the coordinates in the longitudinal and transverse directions, so that the surface can be represented as a three-dimensional image; a measurement with the line scan camera would be a 2D measurement: course over length, which e.g. at certain vehicle body panels makes sense).

Gemäß einer dritten Variante ist es möglich, das Lichtraster als Schachbrettstruktur auszubilden, bei der abwechselnd Quadrate opak und lichtdurchlässig ausgebildet sind. According to a third variant, it is possible to use the light grid as Form checkerboard structure, in which alternate squares opaque and are designed to be translucent.

Gemäß einer vierten Variante werden die in den vorhergehenden Varianten erzielten Sequenzen von Lichintensitäten durch eine Matrix aus LEDs erzeugt, die ähnlich einer Stadionanzeige in einer Sportarena ausgebildet sein kann.According to a fourth variant, those in the previous ones Variants achieved sequences of light intensities through a matrix of LEDs generated that are designed similar to a stadium display in a sports arena can.

Den vorstehend beschriebenen Verfahren ist gemein, daß sie das beobachtete Spiegelbild gegen die bekannte Abmessung des Rasters vergleichen, und aus beobachteten Abweichungen auf den Winkel schließen, um den die Oberfläche beispielsweise gegenüber einen planen Fläche geneigt ist.The methods described above have in common that they observed reflection against the known dimension of the grid compare, and deduce the angle from observed deviations to which the surface is inclined towards, for example, a flat surface.

Eine hochpräzise Messung der Planität bzw. der Glattheit und der Welligkeit der Oberfläche einer reflektierenden Oberfläche, deren Genauigkeit und Auflösung noch einmal einen Faktor 10 bis 50 verbessert ist, läßt sich durch eine vorteilhafte Ausführung erreichen: Das Spiegelbild des Rasters wird ebenfalls durch eine Zeilen- oder Matrixkamera beobachtet, allerdings derart, daß jeweils für jede Dimension eine Hell-Dunkel-Sequenz des Musters, vorzugsweise ein äquidistantes Hell-Dunkel-Paar, das z.B. durch ein opakes und transparentes Lichtraster wie das oben erwähnte Kreuzraster erzeugt wird, auf eine Anzahl von Pixeln der Kamera abgebildet wird, die ein ganzzahliges Vielfaches der Sequenz beträgt. Hierdurch entstehen an dem "Gitter" der Kamera Moire-Schwebungen, die mit Hilfe von phasenauswertenden Verfahren extrem genaue Aussagen über Abweichungen in der Planität erlauben. Bei der Auswertung wird das erfaßte Moiré-Bild in eine für das Moiré-Bild typische Sinuskurve (bzw. eine andere zyklische Kurve) umgerechnet, und aus den Phasenverschiebungen einerseits und den Stauchungen und Dehnungen der errechneten Sinuskurve andererseits auf Planitätsfehler, Welligkeit und dergl. rückgeschlossen.A highly precise measurement of the flatness or smoothness and the Waviness of the surface of a reflective surface, its accuracy and Resolution is improved once again by a factor of 10 to 50, can be improved by a Achieve advantageous execution: The reflection of the grid is also observed by a line or matrix camera, but in such a way that in each case for each dimension a light-dark sequence of the pattern, preferably one equidistant light-dark pair, e.g. through an opaque and transparent Light grid as the cross grid mentioned above is generated to a number of Pixels of the camera is mapped, which is an integer multiple of the sequence is. This creates moire beats on the "grid" of the camera, the extremely precise statements about using phase-evaluating methods Allow deviations in flatness. What is recorded is evaluated during the evaluation Moiré image into a sine curve typical of the moiré image (or another cyclic curve) and from the phase shifts on the one hand and the compressions and strains of the calculated sine curve on the other hand inferred from flatness errors, waviness and the like.

Besonders bevorzugt ist das Verhältnis ein Hell/Dunkel-Paar zu drei, alternativ auch zu vier oder fünf, Pixeln. Aufgrund der hohen Kosten für Matrixkameras ist es zweckmäßig, die Anzahl der Pixel je Hell/Dunkel-Sequenz zu minimieren.The ratio of one light / dark pair to three is particularly preferred, alternatively also to four or five pixels. Because of the high cost of It is useful for matrix cameras to increase the number of pixels per light / dark sequence minimize.

Im Falle beispielsweise eines Rasters mit Schachbrettmuster aus hellen und dunklen Quadraten und einer Matrixkamera bedeutet dies, daß auf vier Quadrate neun Pixel kommen. Die Pixel sind derart auf das Bild gerichtet, daß im Idealfall ein Pixel eine vollständige helle und ein anderes Pixel eine vollständige dunkle Stelle beobachtet, während das dazwischenliegende Pixel einen Grauton erfaßt. Treten nun Änderungen in der Oberflächenpianität auf, wird das Bild in Abhängigkeit von der Schwankung verschoben und die Hell/Dunkel-Werte, die von den Pixels erfaßt werden, um einen bestimmten Betrag in die eine oder die andere Richtung verschoben. Dieser Betrag läßt sich besonders leicht aus den Intensitäten, die die Pixel messen, ermitteln und über einfache Auswerteverfahren auf eine Winkelverschiebung zurückführen, die einen Ausdruck für die Planität ist. Infolge von Moiré-Bilderscheinungen, die infolge der Superposition des Lichtrasters und des "Gitters" der Zeilenkamera entstehen, können Informationen über die Planität mit wesentlich höherer Auflösung ermittelt werden.In the case of, for example, a grid with a checkerboard pattern light and dark squares and a matrix camera, this means that on four Squares come nine pixels. The pixels are directed towards the image in such a way that Ideally, one pixel is a full bright and another pixel is a full one dark spot observed, while the pixel in between became a shade of gray detected. If there are changes in the surface polarity, the image will be in Dependence on the fluctuation shifted and the light / dark values that be captured by the pixels by a certain amount in one or the other other direction shifted. This amount is particularly easy to get from Determine intensities that measure the pixels and simple evaluation procedures attributed to an angular displacement that is an expression of the flatness. As a result of moiré images, which are due to the superposition of the Light grid and the "grid" of the line scan camera can create information can be determined using the flatness with a significantly higher resolution.

Es ist auch möglich, das Spiegelbild einer Hell/Dunkel-Sequenz auf genau zwei Pixel abzubilden, wodurch die Kamera, insbesondere eine Matrixkamera, sehr viel billiger wird. Dann ist jedoch das Lichtraster derart auszubilden, daß Sequenzen von Linien erzeugt werden, die sich in wenigsten drei unterschiedlichen Lichtintensitäten wiederholen. Auch aus diesem Verhältnis läßt sich eine Sinuskurve ermitteln, deren Phasenverschiebung in der sich bildenden Moiré-Schwebung zur Ermittlung von Planitätsfehlem verwendbar ist.It is also possible to mirror the reflection of a light / dark sequence map exactly two pixels, which makes the camera, especially one Matrix camera, becomes much cheaper. Then, however, the light grid is to be designed in such a way that sequences of lines are created that are in at least three repeat different light intensities. Also leaves this ratio determine a sine curve, the phase shift of which is formed Moire beat can be used to determine flatness errors.

Schließlich ist es auch möglich, das Spiegelbilds einer Hell-Dunkel-Sequenz, insbesondere auch eines Paars, auf ein Pixel oder ein Vielfaches davon abzubilden; jedoch benötigt man dann drei Aufnahmen, bei denen jeweils das Muster um ein Drittel einer Hell-Dunkel-Sequenz verschoben ist. Diese Verschiebung läßt sich einfach mit der bereits geschilderten Matrix aus LEDs realisieren.Finally, it is also possible to use the mirror image of a light-dark sequence, especially a pair, on a pixel or a multiple thereof mapping; but then you need three shots, each of which Pattern is shifted by a third of a light-dark sequence. This shift can be easily realized with the matrix of LEDs already described.

Bei wenigstens teilweise transparenten Werkstoffen können ausgehend von einer separaten Messung des an der Unterseite und der Oberseite von Glas reflektierten Lichtstrahls ferner neben Analysen von Höhe und Welligkeit auch Rückschlüsse auf die optischen Brechungsindizes des Werkstoffs erfolgen, die ansonsten nur mit Transmissionsverfahren möglich sind. So ist es gemäß einem besonderen Vorzug der Erfindung möglich, aus einer aus einer Mehrzahl von einander überlagernden Reflexion, diejenige Reflexion zu isolieren, die von der Rückseite des Materials stammt, und bei der das Beleuchtungsmuster (bzw. die beleuteten Teile des Musters) durch das Material hindurchgetreten sind. Diese Reflexion an der "Rückseite" fällt (z.B: wegen eines Verlustes an nicht reflektiertem Licht) schwächer aus, so daß sie leicht isoliert werden kann. Die Reflexion an der Rückseite liefert aber darüberhinaus nach Differentiation eine Aussage über die Reflexionsoptik des Materials.With at least partially transparent materials starting from a separate measurement of the bottom and the Top of glass reflected light beam in addition to analyzes of height and Waviness also draws conclusions about the optical refractive indices of the material take place that are otherwise only possible with transmission methods. That's the way it is possible according to a particular advantage of the invention, from one of a Plurality of superimposed reflections to isolate that reflection, which comes from the back of the material, and where the lighting pattern (or the illuminated parts of the pattern) have passed through the material. This reflection on the "back" falls (e.g. because of a loss of not reflected light) so that it can be easily isolated. The Reflection on the back also provides one after differentiation Statement about the reflection optics of the material.

Die Messung mit den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Vorrichtungen ist sehr schnell und dauert nur größenordnungsmäßig einige Millisekunden. Es ist daher vorteilhaft möglich, auch Material "im Fluß", beispielsweise am Ausgang einer Walzglasanlage oder Endloswalzen aus reflektierendem Stahl, zu beobachten und zu messen. Bei Verwendung eines Kreuzrasters mit einer Matrixkamera ist dabei zu beachten, daß im Gegensatz zur Zeilenkamera, die die Pixel parallel ausliest, Matrixkameras in der Regel seriell ausgelesen werden. Da der Zeitabstand zwischen zwei Auslesevorgängen möglicherweise bei hohen Fördergeschwindigkeiten der zu messenden Oberfläche zu groß ist, ist es möglich, die Beleuchtung durch das Lichtraster mittels Stroboskop oder Blitz zu verkürzen. Wenn dagegen die Oberfläche still steht, kann vorzugsweise mit einer Zeilenkamera über die gesamte Oberfläche abgetastet werden, und hieraus eine quasi dreidimensionale Darstellung ermittelt werden.The measurement with the methods or devices according to the invention is very fast and only takes a few milliseconds on the order of magnitude. It is therefore advantageously possible to also "flow" material, for example at the exit of a rolled glass system or endless rollers made of reflective steel, to watch and measure. When using a cross grid with a It should be noted that in contrast to the line scan camera, which the Reads out pixels in parallel, matrix cameras are usually read out serially. There the time interval between two read processes may be high Conveyor speeds of the surface to be measured is too high possible to illuminate the light grid using a stroboscope or flash shorten. If, on the other hand, the surface is stationary, it can preferably be used with a Line scan across the entire surface, and one from it quasi three-dimensional representation can be determined.

Vorzugsweise wird beim Auswerteschritt berücksichtigt, daß der Abstand der Zeilenkamera zu der zu messenden Oberfläche über die Zeile der Kamera nicht ganz gleichmäßig ist, da die Zeilenkamera eine kürzere Erstreckung hat als die Erstreckung des beobachteten Spiegelbildes. Demgemäß weist die Kamera in Richtung des Spiegelbildes einen Aperturwinkel auf, der im allgemeinen sehr klein ist, aber zu einer gewissen Meßungeauigkeit (infolge Unschärfe und infolge des größeren Abstands) führt, auf, die bei der Auswertung des Bildes berücksichtigt werden und im wesentlichen bereits durch das Abbildungsverhältnis auf die Kamera ausgeglichen wird. Vorstehend gesagtes gilt ebenfalls für beide Dimensionen, wenn eine Matrixkamera eingesetzt wird.It is preferably taken into account in the evaluation step that the Distance of the line scan camera to the surface to be measured over the line of Camera is not quite even, since the line scan camera has a shorter extension has as the extension of the observed mirror image. Accordingly, the Camera in the direction of the mirror image on an aperture that in is generally very small, but to a certain degree of inaccuracy (as a result Blurring and due to the larger distance) leads to the evaluation of the picture are taken into account and essentially already by the Image ratio on the camera is balanced. The above applies also for both dimensions if a matrix camera is used.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, auch durchsichtige Spiegelmaterialien zu messen, beispielsweise Bildröhren, Displays, Planglas, Spiegel, gebogenes Glas oder vorgespanntes oder Verbundsicherheitsglas. Solche Materialien haben die Eigenschaft, daß sie einfallendes Licht sowohl an ihrer Oberseite als auch an ihrer Unterseite reflektieren und damit ein Doppelbild abgeben. Das Bild der Oberseite, dessen Intensität i.d.R. etwas stärker ist als das Bild der Unterseite, überlagert sich mit dem Bild der Unterseite. Während im Stand der Technik versucht wird. durch möglichst flach einfallende Winkel das Bild der Unterseite zu eliminieren, sind vorzugsweise Mittel vorgesehen, die eine Berücksichtigung des Bildes der Unterseite bei der Auswertung ermöglichen.According to a particularly preferred development of the invention it is also possible to measure transparent mirror materials, for example Picture tubes, displays, plane glass, mirrors, curved glass or tempered or Laminated safety glass. Such materials have the property that they reflect incident light on both its top and bottom and thus give a double image. The image of the top of whose Intensity usually is slightly stronger than the image on the bottom, overlaps with the picture of the bottom. While trying in the prior art. by angles that are as flat as possible are to eliminate the image of the underside preferably means are provided that take into account the image of the bottom enable in the evaluation.

Gemäß einer ersten Variante dieser Mittel wird dies derart realisiert, daß die Abbildung des Bildes auf die Kamera unscharf erfolgt, so daß beide reflektierten Bilder mit ihrer resultierenden Intensität zum Tragen kommen und die Kamera ein Signal erfaßt, das jeweils von beiden Spiegelbildern stammt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in Abhängigkeit von der Dicke des Glases der Weg der Lichtpfade unterschiedlich lang ist und demzufolge ein entsprechender Versatz auftritt, der sich dahingehend äußert, daß zwischen einem hellen Bereich (sich überlagemde Reflexion des transparenten Streifens) und einem dunklen Bereich (sich überlagernde Reflexionen des opaken Bereichs des Rasters) "trübe" Bereiche gegeben sind, bei denen sich die "Reflexion" eines dunklen Bereichs (genauer gesagt erfolgt keine Reflexion von Dunkelheit, sondern der entsprechende dunkle Streifen ist von zwei reflektierten hellen Streifen begrenzt) der einen Seite des Glases mit der Reflexion des hellen Bereichs der anderen Seite des Glases überlagert (und umgekehrt). Der Abstand dieser Bereiche hängt von dem Winkel ab, unter dem sie beobachtet werden; dieser Winkel ist bekannt und muß bei der Auswertung berücksichtigt werden. Dabei wird bei Reflexion eines hellen Rasterbereichs auf der Oberseite die Intensität des erfaßten Bildes etwas größer sein als im umgekehrten Falle.According to a first variant of these means, this is implemented in such a way that the image of the image on the camera is out of focus, so that both reflected images come to fruition with their resulting intensity Camera detects a signal that comes from both mirror images. It is to take into account that depending on the thickness of the glass the path of the Light paths are of different lengths and therefore a corresponding offset occurs, which manifests itself in that between a bright area (itself superimposed reflection of the transparent strip) and a dark area (overlapping reflections of the opaque area of the grid) "cloudy" Areas are given where there is the "reflection" of a dark area (More precisely, there is no reflection of darkness, but the corresponding dark stripes is delimited by two reflected light stripes) one side of the glass with the reflection of the bright area of the other Side of the glass overlaid (and vice versa). The distance between these areas depends from the angle at which they are observed; this angle is known and must be taken into account in the evaluation. In doing so, reflection of a bright grid area on the top the intensity of the captured image be slightly larger than in the opposite case.

Alternativ hierzu und vorzugsweise ist es möglich, zwei hintereinander angeordnete Zeilen- oder Matrixkameras vorzusehen, die vorzugsweise denselben Bildausschnitt beobachten, wobei jeweils eine Kamera auf das von jeweils einer Seite des transparenten Materials reflektierte Spiegelbild (Fokus auf Raster) scharf eingestellt ist. Die Einzelauswertung kann dann in Kenntnis der Dicke des Gegenstands vorgenommen werden.Alternatively, and preferably, it is possible to have two in a row to provide arranged line or matrix cameras, which preferably observe the same image section, with one camera at a time from mirror image reflected on one side of the transparent material (focus on Raster) is in focus. The individual evaluation can then be made in the knowledge of Thickness of the item can be made.

Durch das Vorsehen zweier Kameras, vorzugsweise in verschiedener Höhe und/oder unter verschiedenem Winkel zu der Oberfläche, kann ferner - sowohl bei transparenten als auch bei opaken Oberflächen - diskriminiert werden, ob eine Änderung der Anzahl der beobachteten Hell-Dunkel-Sequenzen in einem Bildausschnitt auf die Krümmung der Oberfläche (Linseneffekt) zurückzuführen ist, oder auf eine Änderung der Höhenlage, in der die reflektierende Oberfläche angeordnet ist (wodurch der Proportionalitätsfaktor zwischen definiertem Muster und Spiegelbild beeinflußt wird).By providing two cameras, preferably in different heights and / or at different angles to the surface, can also - both with transparent and with opaque surfaces - discriminated whether a change in the number of light-dark sequences observed in a detail on the curvature of the surface (Lens flare) or due to a change in altitude at which the reflective surface is arranged (which makes the proportionality factor between the defined pattern and mirror image).

Grundsätzlich ist es bevorzugt, die Reflexionssignale an doppelt reflektierenden Materialien wie Glas zu trennen. Denn neben der genaueren Einzelinformation, die eine Aussage über die "vordere" Oberfläche ermöglicht, auch z.B. durch einen Integrationsschritt eine Aussage über die Form, gewinnt man durch Differentiation der Meßwerte, die von der "hinteren" Oberfläche reflektiert wurden, durch einen Differentiationsschritt eine Aussage über die Reflexionsoptik am Orte des jeweils vermessenen Materials.Basically, it is preferable to double the reflection signals separate reflective materials such as glass. Because besides the more precise Individual information that enables a statement about the "front" surface, also e.g. through an integration step, a statement about the form wins one by differentiating the measured values from the "back" surface through a differentiation step a statement about the Reflective optics at the location of the material being measured.

Eine besonders zweckmäßige Art der Beobachtung desselben Ausschnitts ist möglich, wenn ein halbdurchlässiger Spiegel vorgesehen wird, der die Beobachtung desselben Ausschnitts mit unterschiedlichen Kameras aus verschiedenen Entfernungen ermöglicht. Wird beispielsweise in einem Bildausschnitt eine Erhöhung der Anzahl der hellen und dunklen Streifen beobachtet, so würde das unter der Annahme einer festliegenden Höhenlage der Oberfläche auf eine Krümmung in der Oberfläche nach Art einer Sammellinse deuten. Unter der Annahme einer vollkommen planen Oberfläche, die jedoch in ihrem Abstand zu Muster und Kamera einer Schwankung unterliegt, würde die Erhöhung der Anzahl der in einem Ausschnitt beobachteten Streifen auf eine Zunahme des Abstandes zu Muster bzw. Kamera aufgrund der damit einhergehenden verlängerten Strahlenwege hindeuten. Entsprechendes gilt bei festgestellter Herabsetzung der beobachteten Anzahl. In der Praxis, insbesondere wenn der Gegenstand mit der zu messenden Oberfläche während dessen Bewegung vermessen wird, überlagern sich beide Einflußfaktoren, es ist aber für die Berechnung des Verlaufs besonders vorteilhaft, wenn Fehler aufgrund von Schwankungen in der Höhenlage eliminierbar sind. Hierbei ist zu bemerken, daß die Kameras zur Beobachtung desselben Bildausschnitts aus unterschiedlichem Abstand eine entsprechend unterschiedlichen Apertur aufweisen. Das bedeutet aber, daß bei einer Abweichung der Höhenlage der Oberfläche die Anzahl der von jeder der beiden Kameras beobachteten Streifen proportional zum Verhältnis Abweichung/Abstand variiert.A particularly useful way of observing the same Clipping is possible if a semi-transparent mirror is provided, which the observation of the same section with different cameras different distances. For example, in one Image detail an increase in the number of light and dark stripes observed, that would be assuming a fixed altitude of the Surface on a curvature in the surface like a converging lens interpret. Assuming a perfectly flat surface, but in their distance from the pattern and camera would fluctuate, the Increase the number of stripes observed in a section to one Increase in the distance to the pattern or camera due to this indicate extended ray paths. The same applies to observed reduction in the number observed. In practice, in particular if the object with the surface to be measured during it Movement is measured, both influencing factors overlap, but it is for the calculation of the course is particularly advantageous if errors due to Fluctuations in altitude can be eliminated. It should be noted here that the cameras for observing the same image section from different Distance have a correspondingly different aperture. That means but that in the event of a deviation in the height of the surface, the number of each of the two cameras observed stripes proportional to the ratio Deviation / distance varies.

Dann kann vorzugsweise die Auswertung des von den beiden Kameras beobachteten Bildausschnitts so erfolgen, daß die Abweichung untereinander in der Anzahl der absolut beobachteten Streifen in einem ersten Schritt zur Ermittlung der tatsächlichen Höhenlage verwendet wird, und die Anzahl der von wenigstens einer der Kameras beobachteten Steifen in einem weiteren Schritt bezogen auf die erwartete Anzahl bei der ermittelten Höhenlage unter Berücksichtigung des entsprechenden Proportionalitätsfaktors zur Ermittlung einer Krümmung herangezogen wird.Then preferably the evaluation of the two Cameras observed image detail take place so that the deviation among themselves in the number of absolutely observed strips in a first step to Determine the actual altitude used and the number of times at least one of the cameras observed stiffeners in a further step based on the expected number at the determined altitude taking into account the corresponding proportionality factor to determine a Curvature is used.

Die erfindungsgemäße Auswertung der Oberfläche eines wenigstens teilweise reflektierenden Gegenstandes mittels einer Matrixkamera ist zwar von der Auswertung her günstig, jedoch sind Matrixkameras ab gewissen Größenordnungen recht teuer in der Anschaffung. Werden im wesentlichen plane Materialien vermessen, betrifft die Messung also in erster Linie die Untersuchung der Planität, läßt sich nahezu dieselbe Aussagenschärfe wie mit einer Matrixkamera durch eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung erreichen, für die nur zwei Zeilenkameras benötigt werden. Hierbei wird die Reflexion zweier Lichtraster jeweils im selben Ort der Oberfläche von je einer Kamera beobachtet. Die Hell-Dunkel-Sequenzen der Lichtraster sind aber schräg, vorzugsweise 45° zur Transportrichtung des Materials angeordnet, und in einem zu 90° komplementären Winkel, also vorzugsweise wiederum 45°, schräg zu ihrer Längsachse. Ferner sind die Schrägen der beiden Lichtraster genau entgegengesetzt, kreuzen sich also vorzugsweise um ca. 90°, sind somit schräg zur Spiegelachse mit der Kamera. Wenn in der Oberfläche eine (idealtypische) Änderung der Reflexion dergestalt eintritt, daß die Reflexion in eine Richtung der Oberfläche quer zur Längserstreckung der Raster abgelenkt wird, so wandert (gemäß dem trigonometischen Verhältnis) das von der einen Kamera erfaßte Bild in eine zur Ablenkungsrichtung normale Richtung um einen proportionalen Faktor aus, während die andere Kamera ein Auswandern in die dazu entgegengesetzte zur Ablenkungsrichtung normale Richtung erfaßt. Im anderen (idealtypischen) Fall, bei dem eine Stauchung bzw. eine Dehnung in der Reflexion in Längsrichtung des Rasters detektiert wird, kann der dieser Änderung zugrundeliegende Linseneffekt wie bisher phasenauswertend ermittelt werden. Da beide Kameras denselben Ausschnitt des Materials beobachten, lassen sich die beiden (idealen) Abweichungstypen ohne weiteres diskriminieren und auf den entsprechenden Ort der Reflexion zurückführen, so daß eine "Verkartung" der Oberfläche möglich ist. Es versteht sich, daß im Falle eines kontinuierlichen Abtastens mit einer derart ausgestalteten Vorrichtung die Oberfläche auch unbewegt bleiben kann. Diese erfindungsgemäße Variante eignet sich besonders für Messungen an Gegenständen, die insbesondere endlos unter der Meßvorrichtung verlagert werden.The inventive evaluation of the surface of a is at least partially reflective object by means of a matrix camera Although cheap in terms of evaluation, matrix cameras are more than certain Orders of magnitude quite expensive to buy. Are essentially plane Measuring materials, the measurement primarily concerns the investigation the flatness, you can get almost the same information as with a matrix camera achieve through a particularly preferred development of the invention, for which only two line scan cameras are required. Here, the reflection of two Light grid observed in the same location on the surface by one camera each. However, the light-dark sequences of the light grid are oblique, preferably 45 ° arranged to the direction of transport of the material, and in one at 90 ° complementary angle, so preferably again 45 °, oblique to it Longitudinal axis. Furthermore, the slopes of the two light grids are accurate opposite, so they preferably cross by about 90 °, are thus inclined to the mirror axis with the camera. If there is an (ideally typical) Change in reflection occurs so that the reflection is in one direction Surface is deflected perpendicular to the longitudinal extent of the grid, so migrates (according to the trigonometic ratio) the image captured by one camera in a direction normal to the direction of deflection by a proportional factor while the other camera emigrates to the opposite to the direction of deflection detected normal direction. In the other (ideally typical) Case in which a compression or an elongation in the reflection in Longitudinal direction of the grid is detected, this change underlying lens effect can be determined in a phase-evaluating manner. There both cameras observe the same section of the material, the discriminate easily between the two (ideal) deviation types and focus on the return the corresponding place of reflection, so that a "mapping" of the Surface is possible. It is understood that in the case of a continuous Scanning the surface with such a device can remain unmoved. This variant according to the invention is particularly suitable for measurements on objects, especially endless under the measuring device be relocated.

Weiterhin kommen Auswertungen in Betracht, bei denen die Intensitäten bei verschiedenen Wellenlängen berücksichtigt werden, insbesondere mittels einer Farbkamera für die Rot-, Blau und Grünintensitäten bzw. bei getönten Glas, das Licht unterschiedlicher Farbe oder Wellenlänge unterschiedlich stark absorbiert.Evaluations are also possible in which the Intensities at different wavelengths are taken into account, in particular using a color camera for the red, blue and green intensities or at tinted glass, the light of different color or wavelength different strongly absorbed.

Es ist zu bemerken, daß die Erfindung und ihre Weiterbildungen sowohl für die Messung von planen reflektierenden Oberflächen wie Flachglas geeignet ist als auch für reflektierende Oberflächen, z.B. polierte Oberflächen, die eine mehrdimensionale Sphäre aufweisen, beispielsweise Fahrzeugglasscheiben, Stanzteile, Bildröhren, mit einer reflektierenden Schicht überzogene Gegenstände und dergleichen, wobei die Gegenstände neben Walz-, Zieh- und Floatglas auch aus Acrylglas oder PVC bestehen können.It should be noted that the invention and its developments for the measurement of flat reflective surfaces such as flat glass is also suitable for reflective surfaces, e.g. polished surfaces that have a multidimensional sphere, for example vehicle glass panes, Stamped parts, picture tubes, objects coated with a reflective layer and the like, the objects in addition to rolled, drawn and float glass can consist of acrylic glass or PVC.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Unteransprüchen.Further advantageous developments of the invention result from the following description and from the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Frontansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 2.
  • Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines von der Kamera erfaßten Signals, das anschließend weiterverarbeitet wird.
  • Fig. 5 zeigt schematisch in Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Fig. 6 zeigt schematisch in Seitenansicht die Vorrichtung aus Fig. 5.
  • Fig. 7 zeigt schematisch in perspektivischer Sicht die Vorrichtung der Fig. 5 und 6.
  • The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the accompanying figures.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the invention.
  • 2 shows a schematic front view of a device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of the device from FIG. 2.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a section of a signal detected by the camera, which is subsequently processed.
  • 5 shows a schematic top view of a further exemplary embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of the device from FIG. 5.
  • FIG. 7 shows a schematic perspective view of the device of FIGS. 5 and 6.
  • Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 4ist mit 1 ist eine Anordnung zum Messen des Verlaufs von reflektierenden Oberflächen bezeichnet. Die zu messende reflektierende Oberfläche 2 ist eine 2,5 mm dicke gebogene Walzglasscheibe, die einen rechteckigen Grundriß und eine Biegung in Längsrichtung aufweist. Auf die Walzglasscheibe 2 wird durch eine Lichtquelle 3, die sich in einer Ebene oberhalb der Walzglasscheibe 2 erstreckt, Licht projiziert, das durch ein Lichtraster 4 hindurchtritt. Das Lichtraster 4 besteht aus äquidistanten, 5mm breiten Streifen oder Linien, die abwechseln opak und transparent ausgebildet sind. Damit ist das durch das Lichtraster 4 durchtretende parallele Licht in (hellen) .Streifen angeordnet, die durch jeweils nichtbeleuchtete (dunkle, Lichtintensität gleich Null) Streifen getrennt werden. Es ist anzumerken, daß, da das Licht parallel aus dem Raster 4 austritt, sich die Breite des Rasters 4 im wesentlichen über eine Breite entsprechend der Breite der Scheibe 2 erstreckt, um die Scheibe 2 nahezu vollständig mit beleuchteten und unbeleuchteten Streifen zu überziehen. Die Länge des Rasters 4, also diejenige Erstreckung, die sich quer zu den Streifen und parallel zu der kurzen Kanten der Streifen erstreckt, beträgt ca. 2m, so daß insgesamt 400 Streifen (200 Hell/Dunkel-Paare) nebeneinander angeordnet sind.1 to 4, 1 is an arrangement for Measuring the course of reflecting surfaces. The too measuring reflective surface 2 is a 2.5 mm thick curved Rolled glass pane that has a rectangular plan and a bend in the longitudinal direction having. On the Walglas glass 2 is by a light source 3, the extends in a plane above the rolled glass pane 2, projects light that passes through a light grid 4. The light grid 4 consists of equidistant, 5mm wide stripes or lines that alternate between opaque and transparent are trained. This is the parallel passing through the light grid 4 Light arranged in (bright) stripes, which are separated by non-illuminated (dark, Light intensity equal to zero) strips are separated. It should be noted that there the light emerges in parallel from the grid 4, the width of the grid 4 in extends essentially over a width corresponding to the width of the pane 2, around the disc 2 almost completely with illuminated and unlit strips to cover. The length of the grid 4, that is, the extent that extending across the strips and parallel to the short edges of the strips, is approx. 2m, so that a total of 400 strips (200 light / dark pairs) are arranged side by side.

    Derselben Fläche der Scheibe 2 zugewandt ist eine Zeilenkamera 5, die einen Ausschnitt des Spiegelbildes 6, welches von dem Raster 4 in der Oberfläche des Glasstücks 2 entsteht, erfaßt. Der Ausschnitt beträgt ca. 80cm. Der beobachtete Spiegelbildausschnitt, der in Fig. 1 mit dem gestrichelten Bereich 7 angedeutet ist, befindet sich im wesentlichen mittig auf der Oberfläche der Scheibe 2 und verläuft im wesentlichen senkrecht zu der Erstreckung der Hell/Dunkel-Streifen in dem Spiegelbild 6. Es ist festzuhalten, daß äquidistante Streifen die Auswertung vereinfachen, aber keineswegs zwingend sind. Die Zeilenkamera 5 erfaßt mit jedem ihrer Pixel mit hoher Genauigkeit die Lage und Intensität des beobachteten Spiegelbildes 6. Hierzu wird der Fokus der Kamera 5 auf das Raster 4 eingestellt.A line camera 5 faces the same surface of the pane 2, the a section of the mirror image 6, which of the grid 4 in the Surface of the glass piece 2 is formed, detected. The neckline is approximately 80cm. The observed mirror image detail, that with the dashed area in FIG. 1 7 is indicated, is located essentially in the center on the surface of the Disk 2 and is substantially perpendicular to the extension of the Light / dark streaks in the mirror image 6. It should be noted that equidistant Strips simplify the evaluation, but are by no means mandatory. The Line camera 5 detects the position and with each of its pixels with high accuracy Intensity of the observed mirror image 6. For this purpose, the focus of the camera 5 set to grid 4.

    Es ist jedoch möglich, das Spiegelbild 6 in der Oberfläche 2 des Glases statt wie vorstehend beschrieben direkt auf indirekte Weise, z.B. über Spiegel zu beobachten. Vorzugsweise umfaßt eine Spiegelanordnung für die indirekte Beobachtung hierfür einen Parabolspiegel. Der Parabolspiegel wird derart angeordnet, daß einen Ausschnitt des Spiegelbilds 6 auf die Kamera zurückwirft. Einerseits ist das von dem parabolspiegel reflektierte Bild Stets scharf auf die Kamera eingestellt; andererseits ist diese Einstellung unabhängig von dem Abstand des Parabolspiegels zu dem Glas 2, so daß der Aufwand der Scharfeinstellung der Kamera vorteilhaft herabgesetzt ist.However, it is possible to have the mirror image 6 in the surface 2 of the Glass directly instead of indirectly as described above, e.g. about Watching mirrors. Preferably comprises a mirror arrangement for the indirect observation for this a parabolic mirror. The parabolic mirror will arranged such that a section of the mirror image 6 on the camera throws back. On the one hand, the image reflected by the parabolic mirror is always sharp adjusted to the camera; on the other hand, this attitude is independent of that Distance of the parabolic mirror to the glass 2, so that the effort of Focusing of the camera is advantageously reduced.

    Ausgehend von einer vollständig planen Oberfläche würde ein zu dem entsprechenden Raster 4 proportionales oder identisches Spiegelbild 6 von der Kamera 5 erfaßt werden. Liegen jedoch Planitätsunterschiede auf der Oberfläche des Glases 2 vor, kommt es zu einer Verzerrung des Spiegelbildes 6, das heißt die Abstände der Streifen zueinander, die von der Kamera 5 erfaßt werden, sind nicht mehr äquidistant. Abweichungen gegenüber einer vollständig planen Oberfläche treten als Winkelunterschiede in der Oberfläche 2 auf, es liegt sozusagen ein Profil von Bergen und Tälem vor, deren Steigung von Null (vollständig plane Oberfläche) verschieden ist. Das Spiegelbild 6 einer gemessenen Oberfläche 2 wird jeweils proportional zu diesen Steigungen abgelenkt. Diese Abweichungen, um die das reflektierte Spiegelbild 6 verfälscht werden, werden von der Kamera 5 registriert. Da das Lichtraster 4 sehr genau gearbeitet ist, lassen sich die Winkelunterschiede in derOberfläche exakt in Lage und Ausmaß feststellen. Ausgehend von diesen festgestellten Winkelunterschieden läßt sich bei einem planen (Soll) Probanden sowohl die Planität als auch die Welligkeit der Oberfläche 2 berechnen.Starting from a completely flat surface, one would the corresponding raster 4 proportional or identical mirror image 6 of the camera 5 can be detected. However, there are differences in flatness on the Surface of the glass 2, there is a distortion of the mirror image 6, that is, the spacing of the strips from one another, which is captured by the camera 5 are no longer equidistant. Deviations from a complete flat surface appear as angle differences in surface 2, it lies A profile of mountains and valleys, so to speak, whose slope is zero (completely flat surface) is different. The mirror image 6 one measured surface 2 is proportional to these gradients distracted. These deviations by which the reflected mirror image 6 falsifies are registered by the camera 5. Since the light grid 4 is very accurate the angle differences in the surface can be exactly and determine extent. Based on these determined angular differences In a planned (target) subject, both the flatness and calculate the waviness of surface 2.

    Grundsätzlich gelten dieselben Gesetzmäßigkeiten für eine gebogene Oberfläche (oder eine Sphäre, etc.). Allerdings ist die Auswertung dadurch verkompliziert, daß der gesamte Verlauf der Oberfläche erfaßt werden soll, so daß es nicht ausreicht, eine örtliche Betrachtung der Abweichung der Neigung gegenüber einer idealen Oberfläche vorzunehmen. Vielmehr muß ausgehend von wenigstens zwei feststehenden Punkten, auf denen beispielsweise die gebogene Walzglasscheibe abgestützt ist, die Neigung quasi Streifen für Streifen ermittelt werden, so daß sich aus Neigung multipliziert mit der Breite des Streifens ein Stück eines Polygons ergibt. An dieses Stück wird dann das nächste Stück mit seiner spezifischen Neigung "angesetzt", usw. Diese Auswertung liefert eine Vielzahl von Punkten des Verlaufs, den es zu messen gilt. Für eine graphische Darstellung können diese Punkte dann als Kurve dargestellt werden. Für den gesamten ermittelten Verlauf können dann die Koordinaten im Raum ermittelt werden. Die Auswertung kann mittels einer Zeilenkamera in eine Richtung, mittels einer Matrixkamera in zwei zueinander senkrechten Richtungen erfolgen.Basically, the same laws apply to one curved surface (or a sphere, etc.). However, the evaluation complicated by the fact that the entire course of the surface can be detected should, so that it is not sufficient, a local examination of the deviation of the Inclination to make an ideal surface. Rather, it must start out of at least two fixed points on which, for example, the curved rolled glass pane is supported, the inclination quasi stripes for stripes be determined so that the inclination multiplied by the width of the strip is a piece of a polygon. The next piece is then attached to this piece its "specific inclination", etc. This evaluation provides a large number of points of the course to be measured. For a graphic representation these points can then be displayed as a curve. For the The entire determined course can then determine the coordinates in space become. The evaluation can be done in one direction by means of a line camera a matrix camera in two mutually perpendicular directions.

    Da eine Messung der Winkelunterschiede erfolgt, gehen vorteilhafterweise im Falle der Messung der Planität nicht in die Berechnung des Verlaufs solche (absoluten) Höhenunterschiede (z.B. in Bezug auf eine Nullage der Vorrichtung) ein, die aufgrund einer schrägen Anordnung einer ansonsten planen Oberfläche bei konventionellen Verfahren, die mit scharfen Abbildungen arbeiten, aufgrund des Verlaufens des Bildes ermittelt würden. Ungenauigkeiten in der Positionierung des Glases 2 beeinträchtigen daher vorteithafterweise die Messung grundsätzlich nicht. Da die Messung einschließlich der Auswertung in sehr kurzer Zeit (0,1 bis 2 Sekunden) erfolgt, und eine Betrachtungszeitspanne der Oberfläche 2 von wenigen Millisekunden für die weitere Bearbeitung ausreicht, können problemlos Materialien während ihrer Beförderung. z.B. auf Förderbändern oder dergl., trotz etwaiger Vibrationen ohne Einbuße gemessen werden.Since the angular differences are measured, go advantageously in the case of measuring the flatness not in the calculation of the Such (absolute) height differences (e.g. in relation to a zero position of the device), which otherwise due to an oblique arrangement plan surface with conventional processes with sharp images work, would be determined based on the course of the image. Inaccuracies in the positioning of the glass 2 therefore adversely affect the Basically not measurement. Since the measurement including the evaluation in very short time (0.1 to 2 seconds), and a viewing period the surface 2 of a few milliseconds is sufficient for further processing, can easily move materials during their transportation. e.g. on conveyor belts or the like. Despite any vibrations can be measured without loss.

    Die von der Kamera 5 beobachteten Hell/Dunkel-Werte werden von einem der Kamera nachgeschalteten (nicht dargestellten) Auswertesystem ausgewertet. Dabei wird als Referenz für die Auswertung von den Abständen des Lichtrasters 4 ausgegangen, das in einer vollständig planen Oberfläche als wirklichkeitsgetreues Spiegelbild reflektiert worden wäre. Das Auswertesystem ermittelt in dem Spiegelbild 6 Abweichungen von dem Lichtraster 4 und errechnet hieraus die jeweiligen örtlichen Winkel, um die die gemessene Oberfläche 2 von einer idealen Oberfläche abweicht. Darüber hinaus ist es möglich, inkrementelle Differenzen benachbarter Streifen als Berechnungsgrundlage für die Welligkeit der Oberfläche heranzuziehen, die oft die optischen Eigenschaften von Glas stark beeinflußt und daher von großem Interesse ist. Außerdem kann die Welligkeit bei Vorsehen einer entsprechend ausgebildeten Einrichtung an einer Walzglaslinie zur Regelung der Walzgtasanlage herangezogen werden. Da das Licht zumindest in erster (hier allein relevanter) Näherung von dem Raster 4 parallel auf die Scheibe 2 fällt, ist es vorteilhafterweise nicht erforderlich, ein Referenzbild aufzunehmen, und für die Auswertung zugrundezulegen, sondern es kann von der bekannten Struktur des Rasters 4 (also von den äquidistanten Abständen des Rasters 4) ausgegangen werden. Der Meßfehler bleibt dadurch gering und die Meßzeit kurz.The light / dark values observed by the camera 5 are determined by an evaluation system (not shown) connected downstream of the camera evaluated. It is used as a reference for the evaluation of the distances of the Light grid 4 assumed that as a completely flat surface realistic reflection would have been reflected. The evaluation system determines 6 deviations from the light grid 4 in the mirror image and calculates from this the respective local angles by which the measured surface 2 of deviates from an ideal surface. It is also possible to do incremental Differences between adjacent strips as a basis for calculating the ripple the surface, which often has the optical properties of glass strong influenced and is therefore of great interest. In addition, the ripple can Providing an appropriately trained device on a rolled glass line can be used to control the rolling gas plant. Because the light at least in the first (only relevant here) approximation from the grid 4 parallel to the Disc 2 falls, it is advantageously not necessary to have a reference image record, and to base it on the evaluation, but it can by the known structure of the grid 4 (ie from the equidistant distances of the Grid 4) are assumed. The measurement error remains small and the Measuring time short.

    In den Fig. 2 und 3 sind die Komponenten aus Fig. 1 in einer Meßvorrichtung in Vorderansicht und Seitenansicht dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Kamera 5 und das Raster 4 im wesentlichen in derselben Höhe angeordnet sind und einen relativ spitzen Winkel 8 von ca. 20° einschließen. Die Darstellung in Fig. 2 zeigt das Raster 4 parallel, aber leicht seitlich versetzt zur Glasplatte 2, also mit einem unter kleinen Winkel zur Normalen der Oberfläche 2 einfallenden Lichtstrahl (optische Achse), und die Kamera 5 in der Verlängerung des ausfallenden, an der Oberfläche 2 gespiegelten Lichtes (optische Achse). In Fig. 3 ist erkennbar, daß der von der Kamera 5 beobachtete Ausschnitt des Spiegelbilds 6 abhängig ist von der Apertur der Kamera 5. Der von der Kamera beobachtete Ausschnitt ist so gewählt, daß er 80 cm beträgt, so daß 80 Hell/Dunkel-Paare erfaßt werden. Wenn die Anzahl der beobachteten Streifen zu- bzw. abnimmt, wird von der Auswertevorrichtung auf eine entsprechende Krümmung der Oberfläche nach Art einer Linse (Sammel- bzw. Streu-) geschlossen. Auch innerhalb dieser gekrümmten Kontur lassen sich Abweichungen in der Planität schnell und genau messen. Es ist möglich, in wenigen Millisekunden und ohne Einsatz von beweglichen Teilen die Oberflächentopographie des Prüfobjektes 2 zu erfassen, wobei in Meßzeiten von 0,1 bis 2 Sekunden Meßgenauigkeiten zwischen 0,1 bis 3 µm (Welligkeit) und über eine Meßlänge von ca. 800 bis 1600 mm Genauigkeiten von < 0,01 mm bei dem Verlauf oder der Planität erzielbar sind.2 and 3, the components from FIG. 1 are in one Measuring device shown in front view and side view. It's closed recognize that the camera 5 and the grid 4 at substantially the same height are arranged and enclose a relatively acute angle 8 of approximately 20 °. The Representation in Fig. 2 shows the grid 4 parallel, but slightly offset to the side Glass plate 2, i.e. at a small angle to the normal to surface 2 incident light beam (optical axis), and the camera 5 in the extension of the falling light reflected on the surface 2 (optical axis). In Fig. 3 can be seen that the section of the observed by the camera 5 Mirror image 6 depends on the aperture of the camera 5. That of the camera observed section is chosen so that it is 80 cm, so that 80 Light / dark pairs can be detected. If the number of streaks observed or decreases, is from the evaluation device to a corresponding Curvature of the surface like a lens (collecting or scattering) closed. Even within this curved contour Measure deviations in flatness quickly and accurately. It is possible in a few milliseconds and without the use of moving parts Surface topography of the test object 2 to be recorded, with measuring times of 0.1 to 2 seconds measuring accuracy between 0.1 to 3 µm (ripple) and Accuracy of <0.01 mm at a measuring length of approx. 800 to 1600 mm the course or flatness can be achieved.

    In der Praxis ist vorteilhafterweise die Kamera 5 mit der Rastereinheit 4 in einer gemeinsamen Baugruppe ausgebildet. Das Raster 4 ist dann gegenüber einer exakt gegenüberliegenden Lage etwas seitlich parallel versetzt angeordnet, und die Kamera 5 entsprechend in die entgegengesetzte Richtung versetzt, so daß sich vorzugsweise derselbe Winkel für beide optische Achsen ergibt. Hierdurch läßt sich ein besonders günstiger spitzer Winkel von wenigen Grad, beispielsweise 5°, zwischen den optischen Achsen realisieren; die Erfindung ist aber auch bei Öffnungswinkeln von mehr als 5° und weniger als 90° praktisch einsetzbar. Es ist auch möglich, die Kamera in das Raster zu integrieren, und vorzugsweise beide auf einer Normalen zur Oberfläche 2 anzuordnen.In practice, the camera 5 is advantageously with the Raster unit 4 formed in a common assembly. The grid is 4 then slightly laterally parallel to an exactly opposite position staggered, and the camera 5 accordingly in the opposite Direction offset, so that preferably the same angle for both optical Axes. This allows a particularly favorable acute angle of realize a few degrees, for example 5 °, between the optical axes; the But the invention is also at opening angles of more than 5 ° and less than 90 ° practically applicable. It is also possible to place the camera in the grid integrate, and preferably both on a normal to surface 2 to arrange.

    Es versteht sich, daß mit der beschriebenen Vorrichtung der Verlauf in einer Richtung erfaßt wird, nämlich derjenigen, die quer zur Richtung der Streifen, also in Längsrichtung (Biegung) des Walzglases 2, liegt. Im Falle eines im wesentlichen flachen Probanden, beispielsweise eines planen Walzglasabschnitts, auf den ein Dekor aufgedruckt wurde, können die Neigungsänderungen im Vergleich zu einem ideal planen Verlauf als Maßzahl für die Planität verwendet werden. Entsprechend, wie vorstehend für die Längsverlauf bzw. -planität dargelegt, kann auch der Querverlauf bzw. -planität ermittelt werden, indem das Glasstück 2 anschließend derselben Messung unterzogen wird, jedoch unter einer relativen Verdrehung um 90° (entweder die Anlage oder das Glasstück wird um 90° verdreht angeordnet). So kann beispielsweise durch zwei hintereinander angeordnete, um 90° zueinander verdrehte Anordnungen 1 sichergestellt werden, daß auch bei einem kontinuierlichen Verfahren, wie beispielsweise bei der Walzglasherstellung, Angaben über die Längs- und Quer-Planität ermittelt werden. Es ist aber auch möglich, mit einem Kreuzraster (Hell/Dunkel-Paare in zwei, vorzugsweise zueinander senkrechten, Richtungen) ein Bild auf die reflektierende Oberfläche des Glasstücks 2 zu projizieren, welches durch eine Matrixkamera erfaßt wird. Dann können anschließend der Verlauf und Abweichungen von dem Verlauf eines idealen Probanden in Längs- und Querrichtung gleichzeitig ausgewertet werden, wodurch insbesondere Messungen an kontinuierlich oder getaktet geförderten Oberflächen 2 einfach durchführbar sind.It is understood that the course of the device described is detected in one direction, namely that which is transverse to the direction of the Strip, that is, in the longitudinal direction (bend) of the rolled glass 2. in case of a essentially flat subjects, for example planning one Rolled glass section, on which a decor was printed, the Changes in inclination compared to an ideally planned course as a measure of the flatness can be used. Correspondingly, as above for the longitudinal course or planarity, the transverse course or planarity can also be determined are then subjected to the same measurement by the glass piece 2 , but with a relative rotation of 90 ° (either the system or the glass piece is arranged rotated by 90 °). For example, by two arrangements arranged one behind the other, rotated by 90 ° to one another 1 ensure that even in a continuous process, such as For example, in the production of rolled glass, information about the longitudinal and transverse flatness be determined. But it is also possible with a cross grid (Light / dark pairs in two, preferably perpendicular, directions) to project an image onto the reflecting surface of the glass piece 2, which is captured by a matrix camera. Then the course and Deviations from the course of an ideal subject in longitudinal and Transverse direction can be evaluated simultaneously, making measurements in particular easy to carry out on continuously or clocked conveyed surfaces 2 are.

    Es ist damit möglich, den Verlauf einer dreidimensionalen Sphäre exakt zu ermitteln, und ebenfalls darin auftretende Steigungsänderungen durch Differentiation zu ermitteln. Ist die Fläche 2 plan, läßt sich so sehr genau die Planität ermitteln; ist die Fläche 2 gebogen (oder weist sie eine definierte Sphäre auf), läßt sich so sehr genau die Biegegüte bzw. -glätte ermitteln.It is thus possible to trace a three-dimensional sphere to be determined exactly, and also changes in gradient occurring therein To determine differentiation. If the surface 2 is flat, it can be very precisely Determine flatness; the surface 2 is curved (or it has a defined sphere on), the bending quality or smoothness can be determined very precisely.

    Wie in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt, liegt eine Besonderheit der Glasplatte 2 darin, daß sie doppelt reflektierend ist, das heißt, daß das Raster 4 einmal an der Oberseite und einmal an der Unterseite der Glasplatte 2 reflektiert wird. Da nur der an der Oberseite nicht reflektierte Lichtstrahl (teilweise) an der Unterseite der Glasplatte reflektiert wird, ist die Intensität der ersten Reflexion etwas stärker als die Intensität der zweiten Reflexion. Soweit das so entstehende Spiegelbild 6 unter einem Winkel beobachtet wird, überlagern diese beiden Reflexionen einander. Der Winkel bei der Beobachtung des Spiegelbilds 6 ist im wesentlichen durch die kompakte Größe der Kamera 5 und deren Aperturöffnung bedingt, und ändert sich je nach Pixel; dieser Winkelversatz wird bei der Auswertung berücksichtigt (die Weglängenänderung in Abhängigkeit von dem Winkel wird durch das Strahlenverhältnis der Abbildung im wesentlichen aufgehoben). Es ist möglich, durch etwas Unscharfstellen der Kamera 5 die Resultierende der Überlagerung der beiden Spiegelbilder im Glas 2 zu erfassen. Die Resultierende der von der Oberseite des Glases 2 reflektierten Lichtintensität i1 und des von der Unterseite des Glases reflektierten Lichtintensität i2 ist in Fig. 4 dargestellt. Da i1 > i2 kann das resultierende Signal leicht getrennt werden, so daß die Ober- und die Unterseite bezüglich ihres Verlaufs (und weiteren, abgeleiteten Werten wie der Planität, Welligkeit, Biegegenauigkeit, Höhe, Dicke, etc.) separat auswertbar sind. As shown in Fig. 2 with dashed lines, there is one Peculiarity of the glass plate 2 in that it is double reflective, that is, that the grid 4 once on the top and once on the bottom of the Glass plate 2 is reflected. Because only the one at the top was not reflected Light beam (partially) reflected on the underside of the glass plate is the Intensity of the first reflection slightly stronger than the intensity of the second Reflection. So far the resulting mirror image 6 at an angle is observed, these two reflections overlap. The angle at the observation of the mirror image 6 is essentially due to the compact Size of the camera 5 and its aperture depends, and changes depending on Pixel; this angular offset is taken into account in the evaluation (the Path length change depending on the angle is determined by the Radiation ratio of the figure essentially canceled). It is possible, by a little unsharpness of the camera 5 the resultant of the overlay of the two mirror images in glass 2. The resultant of the of the Top of glass 2 reflected light intensity i1 and that of the bottom The light intensity i2 reflected by the glass is shown in FIG. 4. Because i1> i2 can the resulting signal can be easily separated so that the top and the Subpage with regard to their history (and other derived values like the Flatness, ripple, bending accuracy, height, thickness, etc.) can be evaluated separately.

    Alternativ ist es möglich, eine zweite Kamera 5' hinter der Kamera 5 anzuordnen, wobei jede der beiden Kameras auf eines der Spiegelbilder (also auf das Raster) scharf gestellt ist und die erfaßten Daten entsprechend ausgewertet werden. Ebenso ist es möglich, weitere Zeilenkameras 5" parallel zur Kamera 5 zu betreiben und dadurch vorteilhaft im Parallelbetrieb in einer engen Zone viele Meßwerte zu erfassen, und diese anschließend weiterzuverarbeiten. Auch ein Abtasten (Scannen) mit einer Zeilenkamera über einen Flächenbereich ist möglich.Alternatively, it is possible to have a second camera 5 ′ behind the camera 5 to be arranged, whereby each of the two cameras on one of the mirror images (i.e. on the grid) is in focus and the acquired data is evaluated accordingly become. It is also possible to add further line cameras 5 "parallel to the camera 5 operate and therefore advantageous in parallel operation in a narrow zone many Record measured values and then process them further. Also a Scanning (scanning) with a line camera over an area possible.

    Die Anordnung einer zweiten Kamera 5' in einer anderen Höhe als die Kamera 5, die vorzugsweise denselben Bildausschnitt beobachtet, hat noch einen weiteren Vorteil. Eine Änderung der Anzahl der beobachteten Streifen kann, wie oben bereits dargelegt, auf eine Linsenform der Oberfläche zurückzuführen sein. Dasselbe Phänomen tritt jedoch auf, wenn - aus welchen Gründen auch immer - die Höhe der beobachteten Oberfläche 2 verändert wird und der beobachtete Bildausschnitt entsprechend mehr oder weniger Streifen enthält. Aufgrund der verschiedenen Höhen der Kameras 5, 5' kann ein Höhenfehler auf einfache Weise korrigiert werden, und dementsprechend bei der Auswertung des Verlaufs berücksichtigt werden.The arrangement of a second camera 5 'at a different height than the camera 5, which preferably observes the same image section, still has another advantage. A change in the number of stripes observed can as already explained above, due to a lens shape of the surface his. However, the same phenomenon occurs if - for whatever reason always - the height of the observed surface 2 is changed and the observed image section contains more or less stripes. Due to the different heights of the cameras 5, 5 ', a height error can occur be easily corrected, and accordingly in the evaluation of the Course are taken into account.

    Eine andere Alternative bei der Auswertung von doppelt reflektierenden Materialien kann, insbesondere bei getöntem, z.B. grünem, Glas zum Einsatz gelangen. Wird grünes Glas (z.B. abwechselnd) mit rotem und mit grünem Licht aus dem Raster angestrahlt, wird dieses in stark unterschiedlichem Maß von dem Glas absorbiert, so daß die Intensität des von der Unterseite reflektierten Lichts sich signifikant unterscheidet. Aus den unterschiedlichen Intensitäten für verschiedene Lichtwellenlängen lassen sich auf einfache Weise Rückschlüsse über die Lage der Reflexion an der Ober- bzw. Unterseite des Glases ziehen. Alternativ ist es möglich, zur Beobachtung des Spiegelbilds 6 eine Farbkamera einzusetzen, wodurch die Sprünge in den erfaßten Intensitäten für Rot, Blau und Grün leicht separiert werden und auf die entsprechende Seite des Glases zurückgeführt werden können.Another alternative when evaluating double reflective materials, especially with tinted, e.g. green, glass are used. Becomes green glass (e.g. alternately) with red and with Illuminated green light from the grid, this is in very different Measure absorbed by the glass, so the intensity of that from the bottom reflected light differs significantly. From the different Intensities for different light wavelengths can be easily Conclusions about the position of the reflection on the top and bottom of the Pull glass. Alternatively, it is possible to observe a reflection of the mirror image 6 Use color camera, which makes the jumps in the detected intensities for Red, blue and green are easily separated and placed on the corresponding side of the Glases can be traced.

    Bezugnehmend auf die Fig. 5 bis 7 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Dieselben Bezugszeichen bezeichnen grundsätzlich dieselben Teile wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, woraus sich auch ergibt, daß einander substituierende Teile auch gegenseitig austauschbar sind.5 to 7, another embodiment a device according to the invention explained in more detail. The same reference numerals basically designate the same parts as in the previous ones Exemplary embodiments, from which it also follows that mutually substituting Parts are also interchangeable.

    Aus der Draufsicht in Fig. 5 ist zu erkennen, daß die Vorrichtung zwei langgestreckte Raster 4a, 4b aufweist, die unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Raster 4a, 4b weisen beide Streifen auf, die schräg (und nicht senkrecht wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel) zu ihrer Längserstreckung verlaufen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 45°. Die Schrägen der beiden Raster 4a, 4b sind um 90° zueinander versetzt.From the top view in Fig. 5 it can be seen that the device has two elongated grids 4a, 4b, which are directly next to each other are arranged. The two grids 4a, 4b both have stripes that are oblique (and not perpendicular to the previous embodiment) to it Longitudinal extension, in the present embodiment under one 45 ° angle. The slopes of the two grids 4a, 4b are at 90 ° to each other added.

    Etwa in der Mitte der beiden einander abgekehrten Längsseiten der Raster 4a, 4b sind in etwa gleicher Höhe zwei Kameras 5a, 5b angeordnet, die denselben Bildausschnitt 7 beobachten. Der beobachtete Gegenstand ist ein Endlosband z.B. aus Flachglas oder einer teils reflektierenden, teils transparenten Folie aus Kunststoff. Die Kameras sind ein wenig in Richtung des Bildausschnitts 7 geneigt. Jede der beiden Kameras 5a, 5b beobachtet im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Reflexion des von ihr weiter weg angeordneten Rasters. Alternativ wäre es auch möglich, die Kameras in der Mitte zwischen den Rastern anzuordnen.Approximately in the middle of the two long sides facing away from each other Grid 4a, 4b two cameras 5a, 5b are arranged at approximately the same height observe the same image section 7. The observed object is a Endless belt e.g. made of flat glass or a partly reflective, partly transparent Plastic film. The cameras are a bit towards the frame 7 inclined. Each of the two cameras 5a, 5b observes in the present Embodiment the reflection of the grid further away from it. Alternatively, it would also be possible to place the cameras in the middle between the grids to arrange.

    Der Pfeil A in Fig. 7 deutet eine Bewegungsrichtung (Strom) des Endlosbandes an. Mit X ist in Fig. 7 ein erster Fehlertyp schematisch illustriert, der typischerweise in Richtung des Pfeils A wirksam ist, d.h. daß zunächst beim Passieren des Bildausschnitts 7 ein etwas weiter stromabwärts (in der Fig. links) angeordneter Bereich der Raster von den Kameras 5a, 5b aufgenommen wird. Die beobachtete Reflexion wandert dann wieder zurück und weiter in die andere Richtung (entgegen Pfeil A), bevor wieder der ursprüngliche Bereich der Raster zu sehen ist. Diese Art des Auswanderns würde bei dem Raster wie in Fig. 2 und 3 nicht festgestellt werden können, da die Kameras stets dasselbe Bild beobachtet hätten. In der vorliegenden Vorrichtung jedoch erfaßt die Kamera 5a (links) zunächst eine Verschiebung des (ungestauchten / ungedehnten) Rasterbildes zu der einen Seite (z.B: in Richtung des Pfeils A gesehen nach rechts), dann in die umgekehrte Richtung über den Normalzustand hinaus bis zu einer weiteren Wendemarke, und dann nochmal eine Wende bis zurück zu dem Ausgangsbild. Genau Richtungsverkehrt ist die von der Kamera 5b (in Fig. 5 rechts) beobachtete Wanderung. Somit kann mittels zweier Zeilenkameras und zweier Raster ein Fehler auch in der Ebene quer zur Erstreckungsrichtung des Rasters bestimmt werden. Die beiden Raster 4a, 4b sind zu diesem Zweck mit Streifen versehen, die sowohl zur Förderrichtung A der Folie als auch zur Spiegelachse zwischen der Zeilenerstreckung der Kamera und der Längserstrekung des Rasters schräg angeordnet sind.The arrow A in Fig. 7 indicates a direction of movement (current) of the Endless belt. X schematically illustrates a first type of error in FIG is typically effective in the direction of arrow A, i.e. that first at Passing the image section 7 a little further downstream (left in the figure) arranged area of the grid is recorded by the cameras 5a, 5b. The observed reflection then moves back again and further into the other Direction (opposite arrow A) before returning to the original area of the grid see is. This type of migration would be the same as in FIGS. 2 and 3 cannot be determined because the cameras always observe the same image have. In the present device, however, the camera 5a (left) captures first shift the (un-compressed / unstretched) raster image one side (e.g. to the right in the direction of arrow A), then in the reverse direction beyond the normal state to another Turn mark, and then another turn back to the original picture. The direction observed by the camera 5b (on the right in FIG. 5) is exactly reversed Hike. Thus one can use two line scan cameras and two grids Errors also determined in the plane transverse to the direction of extension of the grid become. For this purpose, the two grids 4a, 4b are provided with strips, which both to the conveying direction A of the film and to the mirror axis between the Line extension of the camera and the longitudinal extension of the grid at an angle are arranged.

    Ein Fehler der Art, der in Fig. 7 mit Y angedeutet ist, wird von beiden Kameras zuverlässig durch die Stauchung bzw. Dehnung des beobachteten Bildes, ermittelt, durch einen phasenauswertendes Verfahren wie beschrieben, detektiert.An error of the type indicated by Y in FIG. 7 is caused by both Cameras reliably due to the compression or expansion of the observed Image, determined by a phase evaluating method as described, detected.

    Es versteht sich, daß demnach auch Flächenverläufe bzw. Planitätsverläufe, bei denen sich Fehler der Art X und Y überlagern, so wie es in der Realität der Fall ist, zuverlässig und kostengünstig mit zwei Zeilenkameras ermittelbar sind.It goes without saying that surface courses or Flatness curves in which errors of type X and Y overlap, as in the reality is the case, reliable and inexpensive with two line scan cameras can be determined.

    Claims (33)

    1. A method for measuring the profile of a reflective surface of an object (2), comprising the steps
         aiming a defined pattern composed of at least two different light intensities onto the surface to be measured, wherein the pattern produces a mirror image (6) in the reflective surface;
         observing of at least one section of the surface by means of at least one camera (5), wherein the observed section comprises a section of the mirror image (6) of the pattern; and
         evaluating of the observed section based on the camera data,
      characterized in that the evaluation step comprises an integration of the angle profiles between two measurement points, from which it is possible to determine the geometric position of each point between the two measurement points wherein the profile of the surface is determined by appending calculated sections starting from a known point.
    2. The method as claimed in claim 1, characterized in that the camera is set such that it is focused directly on the mirror image (6) of the pattern in the surface.
    3. The method as claimed in claim 1, characterized in that the camera (5) observes the mirror image (6) via a mirror.
    4. The method as claimed in one of claims 1 to 3, characterized in that the camera (5) is a line-scan camera or matrix camera.
    5. The method as claimed in one of claims 1 to 4, characterized in that the pattern is composed of parallel, alternately light and dark strips.
    6. The method as claimed in one of claims 1 to 4, characterized in that the pattern arranges light and dark squares like a checkerboard.
    7. The method as claimed in one of claims 1 to 4, characterized in that the pattern is composed of mutually crossing lines of first brightness and of rectangles, preferably squares, enclosed by the lines and of a second brightness.
    8. The method as claimed in one of claims 1 to 7, characterized in that the pattern is produced intermittently in time.
    9. The method as claimed in one of claims 1 to 8, characterized in that the surface is moved relative to the light source (3) and camera (5).
    10. The method as claimed in claim 9, characterized in that the step of observation of the mirror image (6) is fast in comparison with the rate of movement of the surface.
    11. The method as claimed in one of claims 1 to 9, characterized in that a three-dimensional representation resulting from a single observation step is produced in the evaluation step.
    12. The method as claimed in one of claims 1 to 11, characterized in that the surface to be measured is essentially planar, and the evaluation step comprises calculation of the local discrepancy from planarity.
    13. The method as claimed in one of claims 1 to 12, characterized in that the evaluation step comprises the following steps
         calculation of the deflection of the mirror image (6) with respect to an ideal surface;
         determination of the inclination of the measured surface, based on the deflection.
    14. The method as claimed in claim 13, characterized in that the evaluation step comprises the following steps
         integration of the inclination values in order to determine the profile of the surface over the observed section.
    15. The method as claimed in claim 14, characterized in that the evaluation step comprises the following steps
         differentiation of the inclination values in order to determine the ripple of the surface over the observed section.
    16. The method as claimed in one of claims 1 to 15, characterized in that at least one further camera observes the same image section as the at least one camera (5).
    17. The method as claimed in one of claims 1 to 16, characterized in that two patterns are provided which run obliquely with respect to the mirror axis and whose mirror image is observed by in each case one line-scan camera (5a, 5b) in the same surface section (7) and that the lateral offset of the pattern observed by the two cameras (5a, 5b) is used for evaluating the observed sections (7), as a statement of the inclination change of the measured surface transversely with respect to the mirror axis.
    18. The method as claimed in one of claims 1 to 17, characterized in that the observed object (2) is composed of a material which is at least partially transparent for light at specific wavelengths and which reflects this light on at least one further surface, arranged behind the surface.
    19. An apparatus for determining the profile of the reflective surface of an object, comprising
         means (3,4) for producing a light pattern;
         at least one camera (5) for observing at least one section of the surface, and
         means for evaluating of the observed section based on the camera data,
      characterized in that the camera (5) is set focused on a mirror image (6) of the light pattern in the surface,
      that the means for evaluating comprise in use integrating of the angle profiles between two measurement points, and
      that the means for evaluating comprise in use calculating the geometric position of each point between the two measurement points, starting from a known point to which a corresponding number of evaluated sections are appended.
    20. The apparatus as claimed in claim 19, characterized in that the means for producing a light pattern comprise a light source (3) and a grid (4) arranged between the light source and the surface.
    21. The apparatus as claimed in claim 20, characterized in that the means for producing a light pattern comprise a light wall composed of a matrix of illumination sources, preferably LEDs, which can be driven individually.
    22. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 21, characterized in that the optical axis between the light pattern and the mirror image (6) on the one hand, and between the mirror image (6) and the camera (5) on the other hand, together include an angle (8) of less than 90°.
    23. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 22, characterized in that the light pattern has a sharply bounded structure of at least two different light intensities which are arranged regularly and alternating.
    24. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 23, characterized in that the camera (5) is a matrix camera or a line-scan camera, and that a line of the camera (5) and the means for producing the light pattern extend parallel to one another.
    25. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 24, characterized in that the means for producing the light pattern (3, 4) and the camera (5) are arranged in a housing at a short distance from one another or integrated in one another above the surface (2).
    26. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 25, characterized in that at least one defined mounting point is provided for the object to be measured.
    27. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 26, characterized in that the surface (2) is composed of glass.
    28. The apparatus as claimed in claim 27, characterized in that the glass is in the form of an endless strip, and that means are provided in order to feed the glass through the apparatus.
    29. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 28, characterized in that a parabolic mirror is arranged in such a manner that the mirror image (6) falls on the camera via the parabolic mirror.
    30. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 29, characterized in that two cameras are arranged, and are pointed essentially at the same section of the mirror image (6).
    31. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 30, characterized in that the camera can be pivoted or can be moved in order that sections which are adjacent to the section can also be scanned.
    32. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 31, characterized in that the means for producing a light (4), the camera (5) and the surface (2) are arranged on essentially parallel planes.
    33. The apparatus as claimed in one of claims 19 to 32, characterized in that two means for producing a light pattern are provided, which are at an angle with respect to one another and with respect to the mirror axis with in each case one associated camera, and that the two cameras observe the mirror image of in each case one pattern at the same reflection point on the surface.
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